Medir la estructura y temperatura de una estrella de neutrones inactiva

¿Cómo se toma la temperatura de uno de los objetos más exóticos del universo? Una estrella de neutrones (~1,35 a 2,1 masas solares, mide apenas 24 km de diámetro) es el remanente de una supernova después de que haya muerto una gran estrella. 

Aunque no son tan masivas como para convertirse en agujeros negros, las estrellas de neutrones también acretan materia, acumulando gas de una compañera binaria, a menudo pasando por periodos prolongados de llamaradas.

Afortunadamente, podemos observar llamaradas de rayos-X (usando instrumentos como Chandra), pero no es la llamarada en sí lo que puede revelar la temperatura o estructura de una estrella de neutrones.

En la conferencia de la AAS de la semana pasada, los detalles sobre los resultados de una campaña de observación en rayos-X de MXB 1659-29, una fuente pasajera de rayos-X quasi-persistente (es decir, una estrella de neutrones que lanza llamaradas durante largos periodos), reveló algunas visiones fascinantes de la física de las estrella de neutrones, demostrando que cuando la corteza de una estrella de neutrones se enfría, la composición de la corteza se revela y puede medirse la temperatura de este exótico remanente de supernova…

Durante un estallido de llamarada, las estrellas de neutrones generan rayos-X. Estas fuentes de rayos-X pueden medirse y seguir su evolución.

 En el caso de MXB 1659-29, se usó datos del Explorador Sincrónico de rayos-X Rossi de la NASA (RXTE) para monitorizar el enfriamiento de la corteza de la estrella de neutrones a lo largo de un periodo extendido de llamaradas de rayos-X. MXB 1659-29 lanzó llamaradas durante 2,5 años antes de “apagarse” en septiembre de 2001. 

Desde entonces, la fuente fue observada periódicamente para medir el decremento exponencial en emisiones de rayos-X.

Pero, ¿por qué es esto tan importante? 

Tras un largo periodo de llamaradas de rayos-X, la corteza de una estrella de neutrones se calentará. 

No obstante, se cree que el núcleo de la estrella de neutrones permanecerá comparativamente frío.

 Cuando la estrella de neutrones detiene sus llamaradas (cuando la acreción del gas, el alimento de las llamaradas, se corta), la fuente de calor para la corteza se pierde.

Durante este periodo de “inactividad” (sin llamaradas), el flujo de rayos-X disminuido procedente de la estrella de neutrones en enfriamiento revela una enorma cantidad de información sobre las características de la estrella de neutrones.

Durante la inactividad, los astrónomos observarán rayos-X emitidos desde la superficie de la estrella de neutrones (en oposición a las llamaradas), por lo que pueden realizarse medidas directas de la estrella de neutrones. 

En su presentación, Cackett examinó cómo el flujo de rayos-X procedente de MXB 1659-29 se redujo exponencialmente y se equilibró en un flujo constante. 

Esto significa que la corteza se enfrió rápidamente después de las llamaradas, alcanzando finalmente el equilibrio térmico con el núcleo de la estrella de neutrones. 

Por tanto, usando este método, puede deducirse la temperatura del núcleo de la estrella de neutrones.

Incluyendo los datos de otra estrella de neutrones de rayos-X pasajeros, KS 1731-260, los índices de enfriamiento observados durante el inicio de la inactividad, sugiere que estos objetos tienen redes en la corteza bien ordenadas con muy pocas impurezas.

 El rápido decremento de la temperatura (de las llamaradas a la inactividad) necesita aproximadamente de 1,5 años para llegar al equilibrio térmico con el núcleo de la estrella de neutrones. 

Ahora se llevará a cabo un posterior trabajo usando datos de Chandra de tal forma que pueda descubrirse más sobre estos objetos exóticos de rápido giro.

vía Nature