PULSAR

Un artículo muy relevante sobre el posible origen de los pulsos de radio que emiten los Pulsar (estrellas de neutrones) acaba de ser publicado en la prestigiosa Physical Review Letters: Origin of Pulsar Radio Emission (Philippov, Timokhin, Spitkovsky), en resumen:

Desde que los púlsares se descubrieron como emisores de radio brillantes hace más de medio siglo por Jocelyn Bell, la causa de la emisión ha permanecido como un misterio. En los dos polos magnéticos de un púlsar, haces continuos de ondas de radio emanan hacia el espacio. Estas emisiones de radio son especiales porque son coherentes, lo que significa que las partículas que las crean se mueven juntas. A medida que el púlsar gira, los haces se extienden en círculos a través del cielo. Desde la Tierra, los púlsares parecen parpadear a medida que los haces entran y salen de nuestra línea de visión. El período de estos parpadeos es tan preciso que rivaliza con la precisión de los relojes atómicos.

Así pues, los pulsar actúan como faros estelares, disparando haces de ondas de radio desde sus polos magnéticos. Durante más de medio siglo, la causa de esos rayos de radiofrecuencia ha confundido a los científicos. Ahora un equipo de investigadores sospecha que finalmente han identificado el mecanismo responsable:

La propuesta de los investigadores comienza con los fuertes campos eléctricos del púlsar, que arranca electrones de la superficie de la estrella y los acelera a energías extremas. Los electrones acelerados, eventualmente comienzan a emitir rayos gamma de alta energía. Estos rayos gamma, cuando son absorbidos por el campo magnético ultra fuerte del púlsar, producen un diluvio de pares electrón-positrón adicionales.

Estas partículas cargadas recién nacidas amortiguan los campos eléctricos iniciales, haciéndolos oscilar. Los campos eléctricos oscilantes en presencia de los potentes campos magnéticos del púlsar producen ondas electromagnéticas que escapan al espacio. Mediante simulaciones de plasma, los investigadores descubrieron que estas ondas electromagnéticas coinciden con las ondas de radio observadas provenientes los púlsares.

Durante décadas, los astrónomos reflexionaron sobre los orígenes de estos haces, pero no pudieron dar una explicación viable. Philippov, Timokhin y Spitkovsky han dado un nuevo enfoque al problema al crear simulaciones 2D del plasma que rodea los polos magnéticos de un púlsar (las simulaciones anteriores eran solo 1D, que no pueden mostrar ondas electromagnéticas).

Sus simulaciones replican cómo los campos eléctricos de un púlsar aceleran las partículas cargadas. Esa aceleración produce fotones de alta energía que interactúan con el intenso campo magnético del púlsar para producir pares de electrones-positrones, que luego son acelerados por los campos eléctricos y crean aún más fotones. Este proceso desbocado finalmente llena la región con pares de electrón-positrón.

En las simulaciones, los pares electrón-positrón crean sus propios campos eléctricos que se oponen y amortiguan el campo eléctrico inicial. Finalmente, el campo eléctrico original se vuelve tan débil que llega a cero y comienza a oscilar entre valores negativos y positivos. Ese campo eléctrico oscilante, si no está exactamente alineado con el fuerte campo magnético del púlsar, produce radiación electromagnética.

Información adicional: Plasma Fluctuations Could Generate Bright Pulsar Emission. Calculations link coherent pulsar emission to fluctuations in electron-positron production

El pre-print de arxiv del estudio científico es On the origin of pulsar radio emission

Saludos.