¿Qué es un púlsar?

Púlsar de la Nebulosa del cangrejo
Púlsar de la Nebulosa del cangrejo
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Los púlsares son estrellas de neutrones que se observan de forma intermitente o pulsante. Emiten radiación de forma constante pero se ven a intervalos regulares debido al giro de la estrella, similar a lo que ocurre con los faros marítimos.

En este artículo aprenderemos cómo se forman los púlsares, por qué emiten radiación intermitentemente y cuáles son sus principales características.

¿Qué es un púlsar?

Un púlsar es un tipo de estrella de neutrones muy pequeña y densa que gira a alta velocidad. Los púlsares cuentan con un campo magnético muy intenso que provoca que la radiación emitida por la estrella quede concentrada a lo largo de polos electromagnéticos.

Al girar, este haz de radiación es recibido por el observador de forma intermitente a modo de pulsación, de ahí el nombre de estas estrellas. Un ejemplo fácil de entender es asemejar una estrella púlsar y un faro marítimo, en ambos casos la radiación se emite a lo largo de un eje que, al girar, se ve de forma pulsante.

El primer púlsar fue detectado en 1967 por Jocelyn Bell y Antony Hewish en forma de emisiones de radio que provenían del espacio a intervalos regulares y exactos. En algún momento llegaron a pensar que habían contactado con una civilización extraterrestre.

Aunque Jocelyn Bell fue la primera en detectar la emisión de radio, fue Antony Hewish quién se llevó el premio Nobel de Física por el descubrimiento y explicación teórica del fenómeno en 1974.

Hoy se conocen más de 600 púlsares siendo el más famoso el púlsar de la Nebulosa del Cangrejo, de nombre PSR0531+121. No se deben confundir que las estrellas variable pulsantes.

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Características de los púlsares

púlsar vela
Púlsar vela. Imagen del telescopio Chandra de Rayos X

De forma simple, los púlsares son estrellas de neutrones en rotación. La estrella de neutrones es uno de los posibles estados tras la muerte de una estrella de gran masa que, tras explotar como supernova, colapsa su centro con tal gravedad que los protones y electrones de los átomos se unen para formar neutrones, de aquí el nombre de estrella de neutrones.

Una estrella de neutrones tiene tres características fundamentales: poco tamaño, gran masa y alta velocidad de giro.

El tamaño de las estrellas de neutrones es del orden de 10 km de radio (20 km de diámetro). Es una estrella realmente pequeña en tamaño pero su masa aproximadamente 1.4 veces la masa del Sol.

Con esta masa y este tamaño la densidad de un púlsar es enorme, tanto que si lo pasamos a datos terrestres sería equivalente a que una cucharadita de postre pesase mil millones de toneladas. Y si la densidad es enorme la fuerza de gravedad asociada es igualmente grande: 2 x 1011 veces la gravedad terrestre.

El movimiento de las estrellas de neutrones es muy rápido pudiendo completar desde cientos a miles de vueltas por segundo alcanzando velocidades de hasta 70 000 km/s. Esta velocidad extrema junto con la altísima densidad hacen que los electrones que quedan en la superficie giren alrededor del núcleo a altísimas velocidades creando un campo electromagnético muy intenso.

Cuando se acercan partículas a la estrella de neutrones, como gases y polvo cósmico, están sufren una gran aceleración por efecto de la alta gravedad y el campo electromagnético las dirige hacia los polos donde confluyen generando alta actividad que desencadena la emisión de radiación electromagnética diversa, desde radiación en el rango de ondas de radio a rayos X y rayos gamma.

Emisión pulsante

Diagrama de un púlsar
Diagrama de un púlsar

Como puedes ver en las imágenes adjuntas, el eje de rotación de una estrella de neutrones y los polos electromagnéticos no coinciden. Al no coincidir ambos ejes y girar, la radiación emitida se recibe en forma de pulsos periódicos, convirtiéndose así en un púlsar.

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Por ejemplo, si observamos la estrella desde la Tierra, recibiremos radiación cada vez que el polo electromagnético se dirige hacia la Tierra y el haz electromagnético es lanzado hacia nosotros, lo que se produce de forma regular en función del período de giro de la estrella. Esta regularidad es muy exacta y constante.

Si el eje de rotación y los polos electromagnéticos de la estrella de neutrones coincidiesen, el observador recibiría el haz de forma continua. Pero al no coincidir el haz de emisión no siempre apunta hacia la Tierra o la posición de cualquier otro observador.

Puede ocurrir también que nunca se reciba emisión de una estrella de neutrones, entre las posibles causas puede estar que el haz de emisión nunca coincida con una dirección observable desde la Tierra.

En estos casos, no se puede detectar como un púlsar y puede confundirse con un agujero negro teniendo que aplicarse otras técnicas para diferenciarlos, siendo a menudo el cálculo de la masa un dato suficiente para diferenciar ambos (recuerda que la estrella de neutrones tiene 1.4 veces la masa del Sol mientras que un agujero negro es mucho más masivo).

Planetas alrededor de púlsares

La presencia de planetas girando alrededor de los pulsares era impensable. Pero sorprendentemente se han observado grupos de planetas que orbitan alrededor de púlsares.

La primera de estas observaciones fue en el púlsar de nombre PSR B1257+12 que cuenta con tres planetas de órbita casi circular a su alrededor.

Al planeta que orbita alrededor de una estrella púlsar se le conoce como planeta púlsar.

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