Serás una estrella del juego del Limbo ¿Qué tan abajo puedes ir?

Título: A radio transient with unusually slow periodic emisison

Autores: N. Hurley-Walker, X. Zhang, A. Bahramian, S. J. McSweeney, T. N. O’Doherty, P. J. Hancock, J. S. Morgan, G. E. Anderson, G. H. Heald & T. J. Galvin  

Institución del primer autor: Centro Internacional para investigación en Astronomía de Radio (ICRAR), Universidad de Curtin, Bently Western Australia, Australia.

Estado: Nature [Aceptado — Acceso cerrado]

Astrobites original: You’ll be a limbo star. How (s)low can you go? por Alice Curtin

¡Vamos a jugar el limbo rock! Limbo más bajo ahora. Limbo más bajo ahora. ¿Qué tan bajo puedes ir?

¡Probablemente no tan lento como la fuente descubierta por los autores del artículo de hoy! Este objeto recién descubierto gira con un período de 18.18 minutos. Si bien esto es mucho más rápido que la rotación de la Tierra (con un período de un día), es mucho más lento que el período de rotación de las fuentes de radio como los púlsares (estrellas de neutrones que emiten haces de luz brillantes como un faro) y los magnetares (estrellas de neutrones con campos magnéticos extra fuertes), cuyos períodos son alrededor de segundos o milisegundos. Pero esta fuente parece ser mucho más similar a los púlsares y magnetares que a nuestra propia Tierra. Por lo tanto, ¿qué está pasando exactamente? ¿Hemos descubierto un nuevo tipo de objeto, o simplemente un caso especial de uno ya conocido?

¡Tenemos una detección, amigos!

El descubrimiento inicial de esta fuente, inusualmente lenta, incluyó dos detecciones en un intervalo de 24 horas con el arreglo Murchison Widefield (MWA, por sus siglas en inglés), un radiotelescopio de baja frecuencia en Australia Occidental. El MWA se estaba utilizando para estudiar el plano Galáctico como parte del estudio GLEAM-X (el estudio extendido MWA de todo el cielo Galáctico y extragaláctico). GLEAM-X es una continuación del sondeo GLEAM, que fue un sondeo de radio de baja frecuencia de todo el cielo destinado a estudiar cosas como las radiogalaxias, los núcleos galácticos activos, los remanentes de supernovas y los púlsares (solo por nombrar algunos).

¡Y otras 71 detecciones!

Después de las dos detecciones iniciales, los autores realizaron una búsqueda detallada de datos GLEAM-X más antiguos y encontraron 71 pulsos adicionales desde la misma ubicación del cielo entre enero y marzo de 2018. Los pulsos (que se muestran en la Fig. 1) son excepcionalmente largos, con una duración de 30 a 60 segundos. Como una comparación, los pulsos de púlsares y los pulsos de radio rápidas (pulsos extragalácticos de energía de radio) normalmente solo duran unos milisegundos.

Figura 1: Pulsos detectados de esta fuente nueva. Los tres pulsos superiores se ven bastante “suaves”, mientras que hay una estructura dentro de algunos de los pulsos posteriores. Los estallidos color magenta se detectaron a una frecuencia de observación de 215 MHz, mientras que los estallidos en cian se detectaron a 88 MHz.

Interesantemente, muchos de los pulsos parecen tener subpulsos, es decir, pulsos DENTRO del pulso principal. ¡Algunos de ellos incluso parecen tener subpulsos con anchos <0.5 segundos! Sin embargo, los autores no tienen datos sobre escalas de tiempo inferiores a 0.5 segundos, por lo que no pueden explorar en detalle ninguna de estas subestructuras realmente cortas (¡aunque las usan para deducir que esta fuente es un objeto compacto!).

Además del período ultra largo de 18.18 minutos, la fuente también se “apagó” de manera extraña (esto es, no produjo ninguna emisión de radio detectable) durante un intervalo de 26 días después de haber estado “encendida” durante 30 días. Luego estuvo encendido durante otros 30 días antes de apagarse nuevamente. Debería volver a encenderse (al menos a un nivel detectable por el MWA y dentro de los tiempos de las observaciones).

Entonces, ¿qué podría ser?

Los autores pueden usar la medida de dispersión de la fuente, un indicador de la distancia, para determinar que la fuente está ubicada en nuestro propio patio trasero Galáctico, a una distancia de 4200 años luz. Adicionalmente, los subpulsos cortos con duraciones menores a 0.5 segundos implican que esta fuente es un objeto compacto, ya que el diámetro máximo del objeto es igual a la variación del tiempo por la velocidad de la luz.

Como puede ver en la Fig. 2, nuestra misteriosa fuente (cuyo nombre oficial es GLEAM-X J162759.5-523504.3) es más similar a los púlsares, RRAT (Rotating RAdio Transients) y otra fuente de radio transitoria, GCRT 1745, que es

obtuvo una periodicidad de 77 minutos con ráfagas de 10 minutos de duración. Desafortunadamente, no hay un progenitor conocido para GCRT 1745, aunque hubo algunas especulaciones de que podría ser un magnetar de período ultralargo.

Figura 2: Luminosidad vs. (frecuencia por ancho de ráfaga) para diferentes fuentes astrofísicas. GLEAM-X J162759.5-523504.3 (diamante negro sólido) es el más cercano a GCRT 1745 (círculo marrón), RRAT (puntos rojos) y púlsares puntos azules).

Debido a la especulación de que GCRT 1745 podría ser un magnetar de período ultra largo, y además de la similitud de GLEAM-X J162759.5-523504.3 con los púlsares/RRAT, los autores exploran el origen de un magnetar para su nueva fuente. Algunas de las pruebas más llamativas del origen de un magnetar tienen que ver con la luminosidad de la fuente. La emisión de los púlsares de radio a menudo se debe al hecho de que sus velocidades de rotación disminuyen, convirtiendo así la energía de rotación en otras formas de energía. Los púlsares suelen emitir una fracción muy pequeña de esta “energía de reducción de giro” en la banda de radio. Sin embargo, la energía de giro de GLEAM-X J162759.5-523504.3 es mucho MÁS PEQUEÑA que la luminosidad extrapolada de la emisión de radio detectada… ¡entonces debe haber otra fuente de energía alimentando la emisión detectada! Una de esas posibilidades: la energía magnética, como en el caso de un magnetar.

Las ventanas de emisión de radio (esto es, 30 días encendido, 26 días apagado, 30 días encendido) también son más consistentes con una imagen de magnetar que con una imagen de púlsar. Sin embargo, los magnetares también se detectan típicamente en la banda de rayos X. Los autores obtuvieron algo de tiempo de observación con el telescopio de rayos X Swift, no detectaron nada… PERO, ¡todavía hay esperanza! La emisión en rayos X puede existir, sin embargo, esta puede estar por debajo del límite de sensivilidad de  los rayos X detectada por los autores, por lo que no pueden descartar la posibilidad de que se produzca una emisión de rayos X.

Esto parece estar poniendo muchas esperanzas en la categoría de magnetar. ¿Qué pasa con algunas otras fuentes? Los autores también discuten la posibilidad de que nuestra fuente misteriosa sea una enana blanca con una luminosidad de rotación muy alta.

Incluso si esta fuente no resulta ser una magnetar de período ultra largo, sigue siendo una de las primeras fuente con una periodicidad de un minuto, ¡abriendo la puerta a la búsqueda de otras fuentes similares! Y, con cada vez más detecciones, esperamos poder comenzar a dibujar una mejor imagen de transitorios de radio desconocidos como GLEAM-X J162759.5-523504.3 y GCRT 1745.

Crédito de la imagen destacada: ESO/L. Calçada