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El Primer Púlsar

  • Título del artículo original:Observation of a Rapidly Pulsating Radio Source
  • Autores:  A. Hewish, S. J. Bell, J. Pilkington, P. Scott, and R. Collins
  • Institución del primer autor: Mullard Radio Astronomy Observatory, Cavendish Laboratory, University of Cambridge
  • Estado de la publicación:  Publicado Nature (1968)
  • Astrobite original: The First Pulsar por Joshua Kerrigan

El resumen de hoy se trata de un artículo clásico y significativo que destaca un evento importante en la historia de la radio astronomía. Este acontecimiento resultó en un Premio Nobel que dos astrónomos recibieron y, a su vez, creó una gran y merecida controversia. Principalmente involucra a los tres astrónomos, Antony Hewish, Jocelyn Bell y Martin Ryle; autores de este artículo. Tanto Hewish como Ryle recibieron el Premio Nobel de la Física en el 1974 por el descubrimiento del primer púlsar y el desarrollo de la síntesis de apertura para radiotelescopios que se describe a continuación.

Figura 1: Uno de los interferómetros más famosos que aplica la síntesis de apertura, el Very Large Array de Karl Jansky (VLA). La configuración de cada plato en relación con los otros permite tomar muestras a diferentes escalas del cielo en el radio, lo que resulta en sorprendentes imágenes.

El ‘principio’ de la radio interferometría

Este descubrimiento no es técnicamente el comienzo de la interferometría de radio, sin embargo es un acontecimiento importante para el desarrollo de esta. El astrónomo Martin Ryle trabajaba en el desarrollo de una técnica importante, que se utiliza aún en diferentes radiointerferómetros, conocida como síntesis de apertura. ¿Por qué es tan importante la síntesis de la apertura? Bueno, esta técnica te permite combinar las emisiones de radio capturadas por 2 o más telescopios y combinarlas de forma tal que se conviertan el la data de gran telescopio (ver Fig. 1). Esto significa que la resolución angular normal, que está limitada por el tamaño del telescopio, ahora está limitada por la distancia entre sus dos (o más) platos o telescopios. Por lo tanto, ahora puedes lograr escalas angulares excepcionalmente pequeñas, las mismas no serían factible con un solo telescopio de plato. Esto se hace evidentemente importante cuando se trata de medir y detectar fuentes de radio astronómicas que tienen características importantes en pequeñas escalas. Un uso particularmente interesante de esta técnica en la astronomía moderna se muestra en el Telescopio Event Horizon (EHT, por sus siglas en inglés), que utilizará una red de radiotelescopios en todo el mundo para medir el horizonte de sucesos del agujero negro supermasivo (Sagitario A*), localizado en el centro de nuestra galaxia.

 

Detectando un púlsar por accidente

Figura 2: Datos del interferómetro de radio de matriz de escaneo interplanetario (IPS) en el Observatorio de Radio Astronomía de Mullard en 1967. El aumento periódico de flujo está en la escala de segundos y muestra las primeras mediciones de un púlsar.

El radiotelescopio (IPS) construido en 1967 en el Mullard Radio Astronomy Observatory fue uno de los sistemas pioneros en el uso de la síntesis de la apertura y inicialmente empleado para observar y comprender el centelleo interplanetario. Se vio que este efecto estaba causando fuentes de radio compactas (por ejemplo, núcleos galácticos activos) con intensidades variables en el orden de segundos (análogo a las estrellas que centellean debido a la atmósfera). El entendimiento era que este centelleo ocurría debido a las fluctuaciones en la densidad del plasma del viento solar. No fue hasta que Bell comenzó a observar datos colectados de muchas noches, que se percató de que lo que observaba no podía estar relacionado con condiciones ionosféricas, interferencia terrestre, o cualquier cosa en nuestro sistema solar. Estos pequeños aumentos en el flujo eran periódicos a un grado muy alto; y sólo se producirían localizaciones específicas en el cielo. Típicamente duraban 0,3 segundos y tenían un período de 1,33 segundos. Los datos presentados en el documento se pueden ver en la Fig. 2, que muestra los picos débiles periódicos en el flujo que Bell inicialmente descubrió. Lo que facilitó determinar que no estaba dentro del sistema solar fue el hecho de que prácticamente no tenía paralaje medible, pero podían calcular la dispersión de frecuencia de una emisión de radio que pasaba a través de un plasma. Utilizando esta medida pudieron estimar que el objeto se encontraba a una distancia <103 AU. Puesto que aún no se habían observado púlsares (y no había razón para creer que existían), la fuente de estas emisiones periódicas de radio era desconcertante y los pensamientos iniciales eran que se trataba de una estrella de neutrones o una enana blanca. Esto se sugiere después de poner una restricción en el radio del objeto de 4.8 x 10km basado en la energía emitiría isotrópicamente y la duración de la emisión a través de diferentes frecuencias.

Por supuesto, desde entonces hemos aprendido que los púlsares son una forma de estrella de neutrones (o enana blanca). Lo que los hace especialmente interesantes es que están altamente magnetizados, lo que produce un haz de emisiones de radio en sus polos magnéticos. Junto con su rotación increíblemente rápida, estos emisores de radio rotan produciendo exactamente el tipo de señal pulsante que Bell observó en 1967.

 

Controversia Nobel

Sobre la base de los resultados iniciales de estas detecciones tempranas de púlsares hubo una gran preocupación de que se trataba de problemas con el equipo o alguna interferencia de radio. Sin embargo, Jocelyn Bell defendió la idea contra su consejero, Antony Hewish, indicando que estas emisiones periódicas eran una fuente extrasolar única. Desafortunadamente, aunque Bell fue la primera en descubrir y analizar y las detecciones del púlsar en sus datos, fue pasada por alto en la concesión del Premio Nobel. Desde 1974 su exclusión del premio se ha visto en gran medida como una gran injusticia debido a sus contribuciones iniciales.

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