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29/8/07 - DJ:

Dos observatorios tras las estrellas de neutrones

Astrónomos usando los observatorios XMM-Newton y Suzaku han visto visto las predichas distorsiones del espacio-tiempo y ayudan en un método pionero para determinar las propiedades de las estrellas de neutrones.

Ilustración de una estrella de neutrones. Crédito:NASA/ Dana Berry

Estos observatorios han sido utilizados para observar tres estrellas de neutrones, objetos compactos y muy densos. Los astrónomos están usando estos objetos como laboratorio para estudiar cómo la materia puede ser compactada bajo la más extrema presión que la naturaleza puede ofrecer.

Para lograr esto, es necesario medir con la mayor precisión el diámetro y las masas de las estrellas de neutrones. En dos estudios actuales, uno de XMM-Newton y otro por Suzaku, los astrónomos han dado un gran paso adelante.

Con el XMM-Newton, Sudip Bhattacharyya, del Centro Espacial Goddard y su colega Tod Strohmayer, observaron un sistema binario conocido como Serpens X-1, que contiene una estrella de neutrones y una compañera estelar. Estudiarion la línea espectral de los calientes átomos de hierro que están dando vueltas alrededor de un disco, un poco más allá de la superficie de la estrella de neutrones, a un 40% de la velocidad de la luz.

Previas observaciones de rayos-X detectaron líneas de hierro alrededor de estrellas de neutrones, pero carecían de sensibilidad para medir las formas de las líneas en detalle.

Gracias a los grandes espejos del XMM-Newton, Bhattacharyya y Strohmayer encontraron que las líneas de hierro está ampliada asimétricamente por la extrema velocidad del gas, lo que distorsiona la línea por el efecto Doppler. La distorsión del espacio-tiempo por la poderosa gravedad de la estrella de neutrones, un efecto de la Teoría General de la Relatividad de Einstein, alarga la longitud de onda de la línea de hierro de la estrella.


"Hemos visto estas asimétricas líneas en muchos agujeros negros, pero ésta es la primera confirmación de que las estrellas de neutrones pueden producirlas también. Muestra que la forma en que las estrellas de neutrones acretan material no es muy diferente de los agujeros negros, y nos da una nueva herramienta para probar la teoría de Einstein", dice Strohmayer.

Un grupo liderado por Edward Cackett y Jon Miller de la Universidad de Michigan, que incluye a Bhattacharyya y Strohmayer, usaron el Suzaku para estudiar tres estrellas de neutrones binarias: Serpens X-1, GX 349+2, y 4U 1820-30. Este equipo observó una línea de hierro casi idéntica en Serpens X-1, confirmando el resultado anterior. También detectó líneas similares en los otros dos sistemas también.

"Estamos viendo el gas saliendo justo fuera de la superficie de las estrellas de neutrones. Y como la parte interna del disco obviamente no puede orbitar más cerca de la superficie de la estrella, estas mediciones nos dan un tamaño máximo del diámetro de la estrella de neutrones. Estas estrellas no pueden ser mayores de entre 29 y 33 km, resultados que concuerdan con otros tipos de mediciones".

Conociendo el tamaño y masa de las estrellas de neutrones permite a los físicos describir la rigidez (o ecuación de estado) de la materia empaquetada en estos densos objetos.

El paper con los resultados del XMM-Newton se titula "Evidence for a Broad Relativistic Iron Line from the Neutron Star Low Mass X-ray binary Serpens X-1", por Bhattacharyya y Strohmayer, apareció en Astrophysical Journal Letters el 1º de agosto.

Los resultados de Suzaku han sido enviados a la misma publicación y se titula "Relativistic Iron emission lines in neutron star low-mass X-ray binaries as probes of neutron star radii" por Cackett, J. Milleri, S. Bhattacharya, J. Grindlay, J. Homan, M. van der Klis, T. Strohmayer y R. Wijnands.

Notas:
El XMM-Newton es un observatorio de rayos-X de la Agencia Espacial Europea (ESA). Suzaku es el quinto satélite de rayos-X japonés. Fue desarrollado por el Instituto espacial de la Agencia Japonesa (ISAS/JAXA) en colaboración con el Centro Espacial Goddard y el MIT americanos).



Fuentes y links relacionados


  • Nota de prensa de ESA





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