Detecten la llum més energètica procedent d’un púlsar
Científics que treballen a l’observatori MAGIC han descobert la radiació polsant més energètica mai detectada des d’un objecte estel·lar: el púlsar del Cranc. Les observacions qüestionen el coneixement d’aquestes diminutes estrelles i obre nous reptes a l’acceleració de partícules en mitjans extrems.
El púlsar del Cranc és una petita estrella de neutrons, d'uns 10 km de diàmetre, amb una rotació de 30 vegades per segon. Es comporta com un enorme imant, i crea camps elèctrics i magnètics extremadament grans al seu voltant. Crea a més un feix de llum que surt dels seus pols i que rebem cada vegada que la seva rotació creua la nostra línia de visió, tal com ho fa un far, però a energies de magnitud molt més gran que la llum visible.
El 2011, els telescopis MAGIC i Veritas van descobrir una emissió inesperada d'aquests fotons energètics. Per comprendre aquest fenomen, l'equip de MAGIC va dur a terme una llarga campanya d'observació del púlsar del Cranc, amb l'objectiu de mesurar l'energia màxima a la qual emetien aquests fotons polsants. Aquestes noves observacions van detectar fotons amb energies mil vegades més grans que les observades amb anterioritat. Els fotons, amb energies de més d'un bilió de electronvolts arriben al detector cada 33 mil·lisegons, proporcionant informació sobre l'entorn més pròxim a aquesta estrella de neutrons. Aquests fotons han de ser producte de la combustió d'electrons i positrons al voltant de l'estrella de neutrons, a causa del seu gran camp magnètic, i després de patir acceleracions a velocitats relativistes. Però com i on s'arriba a aquest efecte en una regió tan petita és un fet que desafia el nostre coneixement de la física.
L’observatori MAGIC
MAGIC (Major Atmospheric Gamma-ray Imaging Cherenkov) és un observatori terrestre de raigs gamma situat a l'illa canària de La Palma. Es tracta d'un sistema de dos telescopis Cherenkov de 17 metres de diàmetre, i és un dels tres instruments principals d'aquest tipus a tot el món. Està dissenyat per detectar raigs gamma entre desenes de Giga-electró-volts (109 eV) i algunes desenes de Tera-electró-volts. MAGIC va obtenir dades del púlsar del Cranc durant més de 300 hores, i l'equip va analitzar aquest gran conjunt de dades obtingudes entre octubre de 2007 i abril de 2014.
El Cranc, el púlsar més poderós de la nostra galàxia
Els púlsars són estrelles de neutrons que giren ràpidament i estan altament magnetitzades. De pes superior al nostre Sol, però amb només uns pocs quilòmetres de radi, aquests objectes extremadament densos estan incrustats en camps magnètics amb forces de fins a 108-15 G a la superfície de l'estrella. Aquest camp magnètic, juntament amb la ràpida rotació de l'estrella amb períodes d'uns pocs mil·lisegons, produeix feixos de radiació electromagnètica que escombren el cel com si fossin un far.
En particular, el púlsar del Cranc, creat en l'explosió d'una supernova l'any 1054 AC, es troba a una distància d'uns 6.500 anys llum al centre d'una nebulosa magnetitzada i visible a la constel·lació de Taure. El Cranc és el púlsar més poderós de la nostra galàxia i un dels pocs púlsars detectats en totes les longituds d'ona, des ràdio fins als raigs gamma. En la seva magnetosfera (o atmosfera magnetitzada) de només uns pocs milers de quilòmetres, els electrons i positrons s'acceleren fins a energies relativistes, però es cremen ràpidament en el camp altament magnètic, emetent una radiació que arriba als nostres telescopis en forma de polsos cada 33 mil·lisegons, una vegada per cada rotació de l'estrella de neutrons, quan troba la nostra mirada telescòpica. Aquesta radiació es deté abruptament quan es cremen els electrons més ràpids, per sota del rang d'energia que poden observar els telescopis Cherenkov. Però aquestes noves observacions amb MAGIC han revelat una radiació misteriosa, feble però molt enèrgica (milers de vegades major), que supera aquest abrupte límit observat en altres experiments sensibles a més baixes energies, i l'origen de la qual encara ens resulta desconegut.