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La radiación de los púlsares

 

Supernovas y estrellas de neutrones
Una supergigante
Una supernova
Nucleosíntesis estelar
Una estrella de neutrones
Un púlsar
La radiación de los púlsares

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Las fuentes de rayos X
El enigma de las explosiones de rayos gamma
El origen de las explosiones de rayos gamma

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La relatividad restringida
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El principio de equivalencia
La relatividad general y la curvatura del espacio-tiempo
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La lente gravitacional

Los agujeros negros
Un agujero negro
El espacio-tiempo alrededor de un agujero negro
Un agujero negro histórico: Cygnus X-1

 

 

 

 

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Imagen que ofrece una fotografía del sol en rayos x. Crédito: NASA Goddard Laboratory for Atmospheres

 

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Visión artística de un agujero negro con disco de acreción. Crédito: Jörn Wilms (Tübingen) et al.; ESA

La radiación de los púlsares

Es el tamaño minúsculo de las estrellas de neutrones, la causa del fenómeno del púlsar. Explica a la vez la elevada velocidad de rotación y la presencia de intensos campos magnéticos y eléctricos, o sea, todos los factores necesarios para la emisión de radio rápida y estable de los púlsares.

La primera consecuencia del pequeño tamaño es la formidable velocidad de rotación. Existe en la física un tamaño llamado momento angular que caracteriza la rotación de un cuerpo. Se calcula a partir de la masa, el tamaño y la velocidad de rotación del objeto en cuestión. La propiedad fundamental del momento angular es su conservación para un cuerpo aislado. Por ejemplo, una estrella que se colapsa debe conservar su momento angular en este proceso.

Ahora bien, si la masa sigue siendo constante y el tamaño disminuye mucho, pasando de varios millones a algunas decenas de kilómetros, la velocidad de rotación debe desmultiplicarse para compensar. Es el mismo principio que quiere que una patinadora girando sobre sí misma aumente mucho su velocidad de rotación cuando trae los brazos hacia su cuerpo. El pequeño tamaño de las estrellas de neutrones es, pues, la causa de la velocidad de rotación muy elevada, pudiendo alcanzar valores de varias centenas de vueltas por segundo.

La dimensión reducida es también responsable de la presencia de un campo magnético muy potente. En efecto, durante el colapso, el flujo magnético de la estrella, es decir, el producto de la intensidad del campo por la superficie del astro, debe conservarse. Por consiguiente, puesto que la superficie de la estrella disminuye, el campo magnético debe aumentar fuertemente. Esto explica que se alcancen valores fantásticos, del orden de un billón de veces la intensidad del campo terrestre.

Por fin, el efecto conjugado de la rotación rápida y de un campo magnético poderoso da origen, como en una dinamo, a un campo eléctrico también intenso.

La radiación sincrotrón

Es la combinación de estos tres factores que da origen a un púlsar. Bajo el efecto del poderoso campo eléctrico, los electrones próximos de los polos magnéticos son fuertemente acelerados. Se desplazan entonces muy rápidamente a lo largo de líneas espirales, que se enrollan alrededor del campo magnético y emiten una radiación sincrotrón, un tipo de ondas de radio bien conocido que se encuentra en algunos aceleradores de partículas.

El haz de la radiación sincrotrón es muy estrecho y su dirección se confunde con la del eje de los polos magnéticos. Ahora bien, este último no está alineado con el eje de rotación, como el polo norte magnético terrestre no es idéntico al polo norte geográfico. Esto explica que cuando el planeta gira sobre sí mismo, el haz no está inmóvil, sino que barre una parte del cielo en forma de cono. Si la Tierra se encuentra por casualidad en la zona barrida, recibe un impulso muy breve de ondas de radio cada vez que pasa por el haz.

Una de las consecuencias de la naturaleza del proceso es que podemos observar sólo una parte escasa del número total de púlsares. En efecto, la dirección del haz es más o menos aleatoria y la Tierra tiene muy pocas oportunidades de encontrarse en la zona barrida por un púlsar determinado. Además, las ondas de radio son atenuadas y podemos observar sólo los objetos más próximos. Para varios centenares de púlsares observados, probablemente hay varios centenares de millones en toda la Galaxia.

 

 

ASTRONOMÍA Y ASTROFÍSICA - ANTONIO HERAS - SON FERRER (CALVIÁ)

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