Descubren misteriosas emisiones de estrellas lejanas: pulsos cuasiperiódicos y señales únicas revelan secretos de los púlsares
Astrónomos han captado señales nunca antes vistas de púlsares a través del radiotelescopio FAST que ofrecen nuevas claves para entender el comportamiento de estas estrellas enigmáticas.
Por Enrique Coperías
Un equipo de astrónomos han echado mano del telescipios chino FAST para estudiar tres curiosos y apasionantes púlsares. Imagen generada con DALL-E
Un nuevo estudio, dirigido por Habtamu Menberu Tedila, de la Universidad de Arba Minch, en Etiopía, ha usado el telescopio esférico de quinientos metros de apertura (FAST, por sus siglas en inglés), en la provincia china de Guizhou, para investigar los comportamientos de emisión de tres púlsares de largo periodo: PSR J1945+1211, PSR J2323+1214 y PSR J1900−0134.
Los púlsares de largo periodo son estrellas de neutrones —remanentes estelares que se forman tras el colapso gravitacional de una estrella supergigante masiva tras agotar su combustible y explotar como una supernova de tipo II, Ib o Ic— altamente magnetizadas y en rotación rápida que emiten un haz de radiación electromagnética, principalmente en forma de pulsos de radio.
Estos púlsares de largo periodo se caracterizan por tener períodos de rotación más largos que los púlsares típicos, es decir, tardan más tiempo en completar una rotación. Mientras que los púlsares convencionales suelen tener períodos de rotación de milisegundos o pocos segundos, los de largo periodo muestran tiempos de rotación que pueden superar los 1,5 segundos. De hecho, llegan incluso a los 4,75 segundos, como es el caso de los tres púlsares estudiados en este estudio.
Nulidad, la fase en la que el púlsar deja de emitir
Esta característica hace que sus emisiones sean menos frecuentes y sus perfiles de pulsos sean más amplios, lo que facilita el estudio de sus comportamientos y propiedades magnéticas. A pesar de su rotación más lenta, los púlsares de largo periodo presentan una compleja variabilidad en sus emisiones, como nulidades —fases en las que dejan de emitir— y transiciones entre distintos estados de emisión, lo que hace que su estudio sea crucial para entender los procesos físicos que ocurren en sus magnetósferas y su evolución.
Las observaciones del nuevo estudio, publicado en el archivo en línea para las prepublicaciones de artículos científicos arXiv, forman parte del Commensal Radio Astronomy FAST Survey (CRAFTS), que ha permitido detectar fenómenos de nulidad cuasiperiódica en los tres púlsares, con duraciones de entre 57 y 71.44 segundos.
La fracción de nulidad varió entre el 27,5% y el 52,5% en los tres púlsares observados. Estas emisiones irregulares, en las que los púlsares dejan de emitir radio durante ciertos períodos, ofrecen pistas sobre los procesos físicos dentro de su magnetósfera, la región alrededor de la estrella de neutrones donde su potente campo magnético domina el comportamiento del plasma. Este campo es extremadamente fuerte, millones de veces más intenso que el de la Tierra, y se extiende más allá de la estrella.
El raditelescopio FAST, ubicado en la provincia de Guizhou, en el suroeste de China. Los astrónomos lo han utilizado para estudiar los tres pulsares de largo periodo PSR J1945+1211, PSR J2323+1214 y PSR J1900−0134.
Frecuencias de 1,05 GHz a 1.45 GHz
Como es sabido, dentro de la magnetósfera los electrones y otras partículas cargadas se aceleran a velocidades relativistas y se mueven a lo largo de las líneas del campo magnético, que generan emisiones electromagnéticas, principalmente en forma de pulsos de radio. La estructura de la magnetósfera varía dependiendo del púlsar, y fenómenos como la nulidad de emisión, la variabilidad en la intensidad de los pulsos y las microestructuras pueden ser causados por cambios dinámicos en este entorno magnético.
La interacción entre el campo magnético del púlsar y el plasma en su magnetósfera es clave para entender los mecanismos de emisión y la evolución de estos objetos cósmicos.
El telescopio FAST, con su receptor de diecinueve haces, captó observaciones a frecuencias de 1,05 GHz a 1.45 GHz durante las primeras exploraciones del CRAFTS Survey, revelando así la complejidad de las emisiones. La variabilidad de los púlsares se manifestó en fenómenos como las nulidades, los cambios de modo, los pulsos brillantes y las microestructuras, que hacen a los púlsares unos fascinantes objetos de estudio fascinante.
Pulsos microestructurados y transiciones entre estados
Uno de los hallazgos más destacables es la observación de pulsos microestructurados en PSR J1900−0134, que muestran variaciones a escalas de hasta 2,05 milisegundos. Este tipo de emisión podría estar relacionado con procesos complejos en la magnetósfera del púlsar.
Además, los astrónomos, identificó emisiones asimétricas en los otros dos púlsares, PSR J1945+1211 y PSR J2323+1214, con pulsos brillantes concentrados principalmente en los componentes líderes de los perfiles de emisión. Esto sugiere que la intensidad de las emisiones varía dependiendo de la región del púlsar que está siendo observada, lo cual podría estar relacionado con la geometría de sus campos magnéticos.
En palabras delos astrónomos D. Li y P. Wang, ambos de los Observatorios Astronómicos Nacionales, en la Academia China de Ciencias, su investigación también documenta la presencia de microestructuras cuasiperiódicas en PSR J1900−0134, lo que sugiere que en su magnetósfera existen procesos emisores con un componente periódico. Este hallazgo aporta nuevos detalles sobre cómo se generan los pulsos en estos objetos astronómicos.
La imagen muestran la secuencia de un solo pulso (panel superior) y el perfil de pulso integrado correspondiente (panel inferior) para PSR J1945+1211 (izquierda), PSR J2323+1214 (centro) y PSR J1900-0134 (derecha). Crédito: Credit: arXiv (2025). DOI: 10.48550/arxiv.2502.03830
Pulsos «burst» y «null»
Además, las observaciones sugieren que los pulsos brillantes ocurren a diferentes velocidades, y los perfiles de emisión presentan variaciones de intensidad, con los perfiles de estado de emisión burst mostrando intensidades máximas y anchos más amplios.
Los autores del estudio clasificaron los pulsos según su energía en dos categorías: aquellos que se encuentran por debajo de un umbral específico (estado de emisión null) y los que se encuentran por encima de este umbral (estado de emisión burst). La distribución de energía de los pulsos mostró una tendencia bimodal en PSR J1945+1211, lo que sugiere dos estados energéticos distintos en este púlsar.
Este análisis también incluyó la estimación de la fracción de nulidad, que indica qué porcentaje del tiempo el púlsar permanece en un estado de no emisión.
Implicaciones y futuras investigaciones
Este trabajo no solo amplía nuestro entendimiento de los púlsares y sus emisiones, sino que también muestra el potencial del telescopio FAST para estudiar fenómenos en objetos astrofísicos de gran complejidad, como los púlsares de largo periodo. Las observaciones obtenidas con FAST abren nuevas puertas para investigar la variabilidad en las emisiones púlsantes, lo que podría proporcionar pistas cruciales sobre la evolución y los mecanismos subyacentes de estos misteriosos objetos cósmicos.
Los resultados también enfatizan que las emisiones de los púlsares están influenciadas tanto por factores intrínsecos, como su magnetósfera y campos magnéticos, como extrínsecos, caso de las posibles interacciones con el medio circundante.
A medida que se continúan desarrollando instrumentos más sensibles y se mejoran las técnicas de observación, se espera que futuros estudios proporcionen una comprensión aún más profunda de estos complejos comportamientos. Las observaciones de los púlsares con el FAST y otros telescopios de próxima generación permitirán investigar más a fondo los mecanismos de emisión y la evolución de estos objetos cósmicos fascinantes. ▪️
Fuente: H. M. Tedila et al., Unveiling the emission properties of three long-period pulsars using FAST. arXiv (2025). DOI: 10.48550/arxiv.2502.03830
