Un púlsar envía al espacio una corriente de antimateria de 7 años luz de longitud

Hay un dicho que dice: "La naturaleza nunca dibuja líneas rectas".

Resulta que esto sólo es cierto la mayor parte del tiempo, o muy cerca de ello. Por ejemplo, la pequeña BB de una estrella que tiene sólo unas pocas docenas de kilómetros de diámetro emite un haz bastante recto de materia y antimateria que se extiende unos asombrosos 7 años luz: ¡70 billones de kilómetros!

Esto es... muy largo. Incluso desde nuestra distancia de 1.600 años luz, el haz tiene sólo la mitad del tamaño de la luna llena en el cielo. Es muy largo.

Pulsar PSR J2034415 libera un viento de partículas (azul, que muestra rayos X) que sopla en el gas entre las estrellas (rojo, que muestra hidrógeno), creando a medida que se mueve una onda de arco.

El culpable de este fenómeno es un púlsar llamado PSR J2034415. Los púlsares son estrellas de neutrones, el cadáver central extremadamente denso de una estrella masiva que explotó como una supernova. Las capas exteriores de la estrella fueron destruidas, pero el núcleo mismo colapsó. Si el núcleo tuviera menos de tres veces la masa del Sol, se convertiría en una bola de neutrones de unos 20 kilómetros de diámetro. Esto lo hace extremadamente denso; un centímetro cúbico tendría una masa de aproximadamente 100 millones de toneladas, que es aproximadamente lo mismo que si aplastaras todos los automóviles en los Estados Unidos hasta que todos juntos tuvieran el tamaño de un terrón de azúcar.

Las estrellas de neutrones son muy pequeñas y muy densas, comprimiendo la masa del sol en una bola con un diámetro de sólo unos pocos kilómetros. La pintura representa una ciudad comparada con Manhattan.

Las estrellas de neutrones giran rápidamente y tienen potentes campos magnéticos, billones de veces más fuertes que el campo magnético de la Tierra. Esto crea una serie de fenómenos diferentes; una explicación es que este proceso crea una radiación increíblemente fuerte que se emite desde los polos magnéticos de la estrella, que brilla como un par de rayos de faro en el cielo debido a la rotación de la estrella de neutrones Sweep. Cuando estos rayos pasan por la Tierra, vemos un punto de luz, un pulso, por eso lo llamamos púlsar.

Los púlsares también expulsan un viento muy potente de partículas subatómicas cargadas que es acelerado por un campo magnético inusualmente fuerte. Las partículas se mueven hacia afuera a una gran fracción de la velocidad de la luz. Si hay gas flotando entre las estrellas alrededor del púlsar, este viento chocaría contra él, creando una burbuja en expansión. Si el púlsar se mueve en relación con el gas, las burbujas en realidad se parecen más a ondas de proa, como las ondas en el agua que se producen cuando se mueve la proa de un barco.

Pulsar PSR J2034415 rompió recientemente su propia onda de arco, conectando su poderoso campo magnético con el de la Vía Láctea. Esto hace que electrones y positrones sean expulsados ​​a altas velocidades, que luego emiten rayos X (azul, apuntando hacia la parte inferior derecha) en un haz largo de hasta 7 años luz de longitud. Aquí sólo se muestra una parte del haz; su extensión se extiende mucho más allá del tamaño de esta imagen.

Esto es exactamente lo que vemos en varios púlsares, incluido el PSR J2034415. Pero en este caso la cosa se complica un poco. Por alguna razón, la onda en expansión frente al púlsar se detuvo y el movimiento hacia adelante del púlsar provocó que atravesara el frente de la onda. Las observaciones realizadas durante los últimos 10 años indican que este estallido ocurrió hace unos 20 o 30 años. Desde entonces, se ha formado una nueva burbuja, una pequeña burbuja que se está expandiendo en la punta de la onda de proa.

El gas entre las estrellas se llama medio interestelar, y también tiene asociado un campo magnético. El campo magnético es muy débil, sólo una cincuentamilésima parte de la fuerza del campo magnético de la Tierra, pero se extiende a grandes distancias, por lo que tiene una gran influencia sobre el gas.

Cuando un púlsar atraviesa su propia onda de proa, su campo magnético puede conectarse directamente con el campo magnético del gas circundante. Estas interacciones son extremadamente complejas, pero en última instancia provocan fugas, muy parecidas a perforar un agujero en una manguera de alta presión. Las partículas subatómicas del viento púlsar salen disparadas del agujero, rugiendo a aproximadamente un tercio de la velocidad de la luz hacia el medio interestelar.

En rayos X, el filamento del púlsar se extiende unos sorprendentes 7 años luz. El cuadro blanco indica el tamaño de la imagen óptica de arriba.

Cuando hacen esto, interactúan con las líneas del campo magnético del gas. Las partículas cargadas giran alrededor de las líneas del campo magnético como cuentas en un alambre y, cuando lo hacen, emiten radiación. La energía de estas partículas aparece en forma de rayos X, y el Observatorio de Rayos X Chandra observó estos pequeños puntos alineados en línea recta con una longitud de siete años luz.

En cierto sentido, encienden un filamento, una única línea de campo magnético en la Vía Láctea, como luces navideñas en una cuerda.

En este caso, las partículas son todas electrones, y sus equivalentes en antimateria se llaman positrones, que son como los electrones pero con carga positiva.

Entonces, lo que estamos viendo ahora es un haz de materia y antimateria impulsado por un púlsar enfocado en el campo magnético de la galaxia que se extiende 70 billones de kilómetros y es tan grande que mientras nuestros ojos puedan ver rayos X, podremos verlos. a simple vista Ver. Esto es genial.

Da la casualidad de que ha habido algunas observaciones recientes que muestran que los positrones de antimateria están golpeando la atmósfera de la Tierra en mayor número de lo que esperábamos, lo cual no tiene sentido dado lo que sabemos sobre las fuentes astrofísicas que pueden producir Positrones de antimateria No es peligroso, ya que el número de positrones de antimateria es muy pequeño, pero sigue siendo extraño. Los púlsares que los filtran de esta manera hacia el campo magnético de la Vía Láctea pueden explicar este exceso. Esto no está claro en este momento, pero es una idea interesante.

El universo es un lugar mágico, lleno de objetos increíbles que están dotados de enormes energías y pueden crear mecanismos y estructuras que son a la vez extraños y comprensibles, si entiendes las matemáticas y la física adecuadas. El universo nos dificulta descubrir estas cosas, pero eso es parte de la diversión.