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Astrónomos descubren un Pulsar 'transformador' de milisegundos

Un púlsar es una estrella de neutrones magnetizada que emite pulsos regulares de luz

Un equipo internacional de científicos que utilizan una flota de telescopios de rayos X en órbita, como Swift de la NASA y el Observatorio de rayos X Chandra, ha descubierto un púlsar de milisegundos con una doble identidad. En una hazaña que nunca antes se ha señalado, la estrella se desplaza fácilmente de ida y vuelta entre dos estilos mutuamente excluyentes de emisión pulsada - una en rayos-X, y la otra en radio. El hallazgo, dicen los científicos, representa una fase intermedia largamente buscada en la vida de estos poderosos objetos.
"Este objeto transicional, que hemos tardado décadas en encontrar, nos proporciona una oportunidad única para observar en acción el intenso campo magnético de un pulsar", dijo Sergio Campana, un astrónomo en el Observatorio Brera en Merate, Italia, y co-autor de un documento sobre el objeto que aparece en la edición del 26 de septiembre de la revista Nature. Lo que da la vuelta al conmutador de rayos X a radio y la vuelta es la subida y bajada de los flujos de gas hacia el pulsar de una estrella compañera normal.

pulsar milisegundos IGR J18245-2452

Un púlsar es una estrella de neutrones magnetizada que emite pulsos regulares de luz. Una estrella de neutrones es lo más parecido a un agujero negro que los astrónomos pueden observar directamente, comprimido medio millón de veces la masa de la Tierra en una bola del tamaño de una ciudad. Una vez que el núcleo de una estrella masiva explota como una supernova, una estrella de neutrones es tan densa que una cucharadita pesa tanto como una montaña. Los púlsares de milisegundos combinan una increíble densidad y potentes campos magnéticos con una rotación extrema. Uno de los conocidos que gira más rápido lo hace a 43.000 revoluciones por minuto. Los astrónomos piensan que alcanzan tanta velocidad porque estos púlsares residen en sistemas binarios con estrellas normales. Durante parte de su vida estelar, el gas fluye desde la estrella normal y cae sobre la estrella de neutrones, calentándola a millones de grados y emitiendo rayos-X en el proceso. El campo magnético del pulsar dirige el gas que cae a sus polos magnéticos, produciendo puntos calientes que giran con la estrella de neutrones y dan lugar a pulsos regulares de rayos X.

pulsar milisegundos IGR J18245-2452

Las lluvias de gas en la superficie del púlsar tienen una fuerza increíble, produciendo rayos X en el proceso y, en última instancia, las capas de la estrella de neutrones con una capa de hidrógeno y de combustible de helio. Cuando esta capa alcanza una cierta profundidad, el combustible se somete a una reacción termonuclear y explota, creando intensos estallidos de rayos-X. Con el tiempo, la corriente de gas también acelera gradualmente la rotación del púlsar. Después de cerca mil millones de años, el flujo de gas de la estrella normal desciende y con el tiempo se detiene, poniendo fin a los pulsos de rayos X alimentados por la acreción de gas. Pero gracias a su mayor rotación y al intenso campo magnético, que en conjunto producen emisiones de radio, la estrella de neutrones podría continuar operando como un radio púlsar. El 28 de marzo, desde el Laboratorio Internacional de Astrofísica de Rayos Gamma de la Agencia Espacial Europea (ESA) detectaron un destello de rayos X de una fuente desconocida. Este objeto, llamado IGR J18245-2452, fue observado al día siguiente por el telescopio de rayos X de Swift (XRT), lo que resultó en una posición más precisa. Esto permitió a los astrónomos colocar la fuente en el centro del cúmulo globular M28, que se encuentra a unos 18.000 años luz de distancia hacia la constelación de Sagitario.

pulsar milisegundos IGR J18245-2452

"Swift proporcionó la primera localización precisa subarcminute de la explosión de rayos X, lo que permitió el descubrimiento adicional de las ondas de radio del púlsar desde el Australia Telescope Array Compacto (ATCA)", dijo Jamie Kennea, un miembro del equipo de Swift en la Penn State. Una semana después del descubrimiento, un equipo dirigido por Alessandro Papitto del Instituto de Ciencias del Espacio en Barcelona, ​​España, dirigió el satélite XMM-Newton de la ESA hacia el objeto. Se detectaron pulsos de rayos X, lo que indicaba una estrella de neutrones que gira una vez cada 3,9 milisegundos o a alrededor de 15.000 rpm. Mediante el análisis de los cambios en los tiempos de llegada de los pulsos, los científicos establecieron que el púlsar unía a una pequeña estrella compañera menos de una quinta parte de la masa de nuestro sol. Las dos estrellas se orbitan entre sí cada 11 horas. El 5 de abril, el equipo de ATCA detectó emisiones de radio variable, pero luego, dos días después, el objeto disparó un intenso estallido de rayos-X con la firma testigo de una explosión termonuclear en la superficie de una estrella de neutrones.

pulsar milisegundos IGR J18245-2452

"El Swift Burst Alert Telescope fue provocado de forma dinámica por los estallidos de rayos X de la estrella, lo que permitió a su XRT confirmar rápidamente el carácter termonuclear de esta explosión", dijo John Nousek, profesor de astronomía y astrofísica y director de la Swift Centro de Operaciones de la Misión en Penn State, que controla las operaciones de vuelo y científicas de la nave espacial. Con el giro del pulsar y características orbitales en la mano, un equipo dirigido por Alessandro Papitto del Instituto de Ciencias del Espacio en Barcelona, ​​España, las comparó con los parámetros de radio-pulsares conocidos en M28 y encontraron una combinación perfecta con PSR J1824-2452I. Observaciones finales del mismo mes con el observatorio Chandra de la NASA identificaron la ubicación de la fuente de rayos X, pero las observaciones de radio realizadas en la misma época no pudieron detectar emisiones de radio. Los astrónomos que usan el Radio telescopio del Observatorio Parkes en Australia, el Westerbork Synthesis Radio Telescope  en Holanda, y el Robert C. Byrd Green Bank Telescope del Radio Observatorio Astronómico Nacional en West Virginia, iniciaron luego una intensa campaña y fueron capaces de detectar de forma esporádica las emisiones de radio del púlsar. En pocas semanas, el mismo pulsar mostró una clara evidencia de acumulación de propulsión de emisiones de rayos X, como se indica por las explosiones termonucleares, y las señales de giro potenciadas en longitudes de onda de radio. ¿Qué estaba pasando? Papitto y su equipo creen que la respuesta está en la interacción entre el campo y las variaciones en el flujo de gas desde el compañero magnético del púlsar. Durante períodos en los que el flujo de masa es menos intenso, el campo magnético barre el gas y evita que llegue a la superficie y crea emisión de rayos X. En la región alrededor de la estrella de neutrones relativamente libre de gas, las señales de radio puede escaparse fácilmente y los astrónomos detectan una radio púlsar. "A altas tasas de flujo de masa, el gas comprime el campo magnético y es capaz de llegar a la superficie para producir emisión de rayos-X. Al mismo tiempo, la densa nube de gas ionizado que rodea el pulsar apaga las señales de radio, bloqueándolas de manera efectiva desde nuestro punto de vista", explicó Papitto. Los astrónomos esperaban que este tipo de cambios se produjesen en escalas de tiempo de millones de años. Pero gracias a una flota internacional de telescopios y el apoyo de muchos observatorios en tierra de transmisión al espacio, los científicos han descubierto la verdad de IGR J18245-2452, el increíble y rápido cambio entre los púlsares. Artículo científico: Swings between rotation and accretion power in a binary millisecond pulsar
Modificado por última vez enSábado, 07 Noviembre 2015 16:15