Astrónomos han descubierto púlsares de ocho milisegundos ubicados dentro de los densos cúmulos de estrellas conocidos como “cúmulos globulares”, utilizando el radiotelescopio MeerKAT de Sudáfrica.

Los púlsares de milisegundos son estrellas de neutrones, la estrella más compacta conocida, que giran hasta 700 veces por segundo. Este es el primer descubrimiento de púlsar que utiliza las antenas MeerKAT y proviene del trabajo sinérgico de dos colaboraciones internacionales, TRAPUM y MeerTIME, con los hallazgos detallados en un artículo de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Los púlsares de milisegundos son estrellas extremadamente compactas compuestas principalmente de neutrones, y se encuentran entre los objetos más extremos del universo: acogen cientos de miles de veces la masa de la Tierra en una esfera con un diámetro de aproximadamente 24 kilómetros; y giran a una velocidad de cientos de rotaciones por segundo. Emiten un haz de ondas de radio que son detectadas por el observador en cada rotación, como un faro. La formación de estos objetos se ve muy mejorada en los entornos ricos en estrellas en los centros de los cúmulos globulares.

“Es realmente emocionante ver el potencial para encontrar una gran cantidad de nuevos púlsares de milisegundos en cúmulos globulares utilizando el excelente telescopio MeerKAT”, dice en un comunicado el profesor Ben Stappers, de la Universidad de Manchester y co-investigador principal del proyecto TRAPUM. “También es una vista previa de lo que será posible con el telescopio Square Kilometer Array del que MeerKAT es uno de los precursores”.

El autor principal, Alessandro Ridolfi, investigador postdoctoral en INAF y MPIfR, dijo: “Dirigimos las antenas MeerKAT hacia nueve cúmulos globulares y descubrimos nuevos púlsares en seis de ellos”. Cinco de estos nuevos púlsares orbitan alrededor de otra estrella, y uno de ellos, llamado PSR J1823-3021G, es particularmente interesante: “Debido a su órbita altamente elíptica y compañero masivo, este sistema es probablemente el resultado de un intercambio de socios: seguido de un ‘encuentro cercano’ el socio original fue expulsado y reemplazado por una nueva estrella compañera”, continúa Ridolfi.

Tasha Gautam, investigadora doctoral en el MPIfR en Bonn y coautora del artículo, explica: “Este púlsar en particular podría tener una masa alta, más de dos veces la masa del sol, o podría ser el primer sistema confirmado formado por un púlsar de milisegundos y una estrella de neutrones. Si lo confirman las observaciones adicionales actuales, esto haría de este púlsar de milisegundos un formidable laboratorio para el estudio de la física fundamental”.

Los ocho nuevos púlsares son solo la punta del iceberg: las observaciones que llevaron a su descubrimiento usaron solo alrededor de 40 de las antenas MeerKAT 64 y se enfocaron solo en las regiones centrales de los cúmulos globulares.

La colaboración de TRAPUM (los TRAnsients y PUlsars con MeerKAT) es una de varias Propuestas de Grandes Encuestas (LSP) aprobadas para utilizar el telescopio MeerKAT. Está codirigido por el profesor Stappers de la Universidad de Manchester y el profesor Kramer (MPIfR / UoM). TRAPUM buscará en el cielo púlsares y transitorios utilizando la sensibilidad extremadamente alta de MeerKAT. Uno de los lugares en los que buscarán son los cúmulos globulares. Este resultado se obtuvo en colaboración con MeerTIME, otro LSP de MeerKAT, y utilizó su infraestructura para capturar los datos.

Este trabajo también sirvió como banco de pruebas para la colaboración de TRAPUM para planificar mejor la encuesta de púlsar de cúmulos globulares en toda regla, que está actualmente en curso y que hace uso de los 64 platos actuales (ganando así más sensibilidad). La encuesta ampliará la búsqueda a muchos más cúmulos globulares y también estudiará sus regiones exteriores.

Operado por SARAO, MeerKAT es el radiotelescopio más grande del hemisferio sur y uno de los dos instrumentos precursores del Observatorio SKA en Sudáfrica. Ubicado en el desierto de Karoo, el radiotelescopio pronto se ampliará con 20 platos adicionales, elevando el número total de antenas a 84 y convirtiéndose en “MeerKAT +”. Esto luego se integrará gradualmente en la primera fase del proyecto SKAO, cuya construcción comenzará pronto y continuará hasta 2027. Las primeras observaciones científicas de MeerKAT + podrían comenzar ya en 2023, durante las fases de prueba del telescopio.

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