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Descubriendo los secretos de los púlsares de milisegundos: ¿Por qué giran tan rápido?
Se cree que los púlsares de milisegundos están relacionados con galaxias binarias de rayos X de baja masa, y su formación y evolución siguen siendo temas importantes en la investigación astronómica.Origen de los púlsares de milisegundos
Las teorías actuales generalmente creen que los púlsares de milisegundos están relacionados con sistemas binarios de rayos X de baja masa. Cuando la capa exterior de la estrella compañera en estos sistemas excede el límite de Roch, la materia fluye hacia el disco de acreción de la estrella de neutrones, que Hace que el púlsar gire y la velocidad aumenta hasta varios cientos de revoluciones por segundo. Puede haber evidencia de que los modelos evolutivos estándar no pueden explicar la evolución de todos los púlsares de milisegundos, especialmente algunos púlsares de milisegundos jóvenes con campos magnéticos más altos.
Por ejemplo, PSR B1937+21 es un caso especial, y los estudios han demostrado que diferentes púlsares de milisegundos pueden formarse mediante al menos dos procesos diferentes, y la naturaleza del segundo proceso sigue siendo un misterio. Actualmente se sabe que se pueden encontrar púlsares de aproximadamente 130 milisegundos en cúmulos globulares, lo que es consistente con la hipótesis de aceleración rotacional durante su formación, porque una densidad de estrellas tan alta aumenta la probabilidad de que los púlsares interactúen con estrellas compañeras gigantes.
El límite de la velocidad de rotación del púlsar
En 1982 se descubrió el primer púlsar de milisegundos, PSR B1937+21, que gira a unas 641 revoluciones por segundo. El púlsar más rápido descubierto hasta ahora es PSR J1748-2446ad, que fue descubierto en 2004 y gira a 716 revoluciones por segundo. Los modelos actuales de la estructura y evolución de las estrellas de neutrones predicen que si la velocidad de rotación supera las 1500 revoluciones por segundo, la estrella de neutrones se romperá, y cuando la velocidad de rotación supere las 1000 revoluciones por segundo, su pérdida de energía superará el efecto de aceleración del proceso de acreción. .
Si bien candidatos como XTE J1739-285 muestran tasas de rotación extremadamente altas, aún falta un respaldo estadístico firme.
Las observaciones han demostrado que la velocidad de rotación de los cuásares es muy probablemente afectada por la radiación gravitacional. Por ejemplo, IGR J00291+5934 gira a una velocidad de 599 revoluciones por segundo y es uno de los principales candidatos para la futura detección de ondas gravitacionales. Los púlsares de milisegundos, gracias a sus características de cronometraje de alta precisión, pueden utilizarse como una herramienta sensible para la detección ambiental. Pueden detectar cuerpos celestes tan pequeños como asteroides en el área circundante y medir sus masas.
Detección de ondas gravitacionales y sincronización de pulsares
La existencia de ondas gravitacionales es una predicción clave de la teoría general de la relatividad de Einstein. Estas ondas surgen del movimiento a gran escala de la materia, de las ondulaciones del universo primitivo y de la dinámica del propio espacio-tiempo. Como relojes de alta precisión, los púlsares de milisegundos tienen un gran potencial de aplicación en la mecánica celeste, la sismología de estrellas de neutrones y la astronomía galáctica.
Las primeras propuestas para utilizar púlsares como detectores de ondas gravitacionales fueron posibles gracias a los avances tecnológicos en los dispositivos.
A finales de la década de 1970, Sazhin y Detweiler propusieron la idea de utilizar púlsares como detectores de ondas gravitacionales imaginando un brazo en el espacio entre la Tierra y el púlsar distante. Con las investigaciones de Foster y Backer en 1990, este método se mejoró aún más, especialmente para la aplicación de púlsares de milisegundos de alta estabilidad.
Perspectivas de futuro
Los planes futuros podrían investigar más a fondo el fondo de ondas gravitacionales utilizando técnicas de cronometraje precisas desde los púlsares. En 2023, NANOGrav publicó los resultados de 15 años de datos que, de manera preliminar, demostraron la existencia de un fondo de ondas gravitacionales y midieron por primera vez la curva Hellings-Downs. Este resultado proporcionó evidencia experimental sólida para la detección de ondas gravitacionales.
El estudio de los púlsares de milisegundos no sólo enriquece nuestra comprensión del universo, sino que también puede revelar muchos misterios sin resolver. Entonces, ¿qué nuevos descubrimientos nos traerán estos misteriosos cuerpos celestes que giran rápidamente?
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