Divulgación Descubrimiento de una estrella de neutrones que viaja a alta velocidad

[Alriga]

El telescopio espacial de rayos gamma Fermi de la NASA identificó en 2019 una estrella de neutrones que viaja por nuestra galaxia a la friolera de 4 millones de kilómetros por hora. Parece ser que fue impulsada a gran velocidad por un evento supernova que sucedió hace unos 10 mil años, del que ya se encuentra a una distancia de más de 53 años luz.

Esta estrella de neutrones denominada J0002 + 6216 es un pulsar, descubierto en Cassiopeia a unos 6500 años luz de nosotros que gira sobre si mismo 8.7 veces por segundo, produciendo un pulso de rayos gamma con cada rotación. Todavía no se sabe con certeza las causas exactas de su gran velocidad, parece que inicialmente había una única estrella gigante, esta explotó como supernova creando entonces el pulsar en su núcleo. Pero la explosión supernova no fue simétrica y la estrella de neutrones del núcleo recibió "una patada" (kick) hacia un lado, que la impulsó a gran velocidad.

En el vídeo, en el 0:27 / 2:00 lo explican:

También lo explican en 1:45 / 2:45 de este otro vídeo de abajo que he encontrado hoy:

Este descubrimiento me ha recordado la genial novela de Ciencia Ficción "Huevo del Dragón" de Robert L. Forward. La novela, (que es sensacional y fue escrita en 1980), se inicia con el descubrimiento en el año 2020 en la constelación de Draco, de una estrella de neutrones "hija" de una supernova que estalló hace 500 mil años. La estrella de neutrones se acerca al sistema solar a 110 mil km/h de velocidad. Hay que preparar una misión espacial para visitarla y estudiarla cuando pase cerca del sistema solar en el 2049, antes de que empiece a alejarse para siempre, ...

Saludos.

[Richard R Richard]

Sigo pensando la razón por la cual la estrella , puede alcanzar y rebasar a la superficie esférica de la supernova,

Un símil en el aire sería una explosión similar como la de la bala de un cañon puede el aire ir mas veloz que la bala dentro del cañon , al tocar el aire exterior, el aire se frena pero la bala no por eso lo rebana, pero aquí no hay nada que detenga a los fragmentos de supernova salvo su propia gravedad.

El mecanismo gravitatorio sería el que frenaría la expansión de la superficie que al final sería rebasada por el pulsar, pero si se alejo 13 años luz como cota del video el radio de la supernova es de 40 años luz, el efecto gravitatorio a esas distancias es casi nulo como para que se frene respecto de la estrella, pensemos que Alfa Centauri esta a solo 4.2 años luz de nosotros, que efecto gravitatorio hay de frenado observamos?, no digo imposible, pero por demás de poco probable.

Por otro lado nada puede acelerar al pulsar para que alcance la superficie que sale con mucha mayor velocidad,que él, si hubo algo de gravedad que freno a la supernova, ha sido en los primeros instantes luego de la explosión, , sale mas veloz que el pulsar , comienza a frenar y cada vez frena menos pero lo suficiente para llegar a una velocidad radial de expansión menor que la original del pulsar, pasado un largo tiempo este puede alcanzar y rebasar, la gravedad de la masa de la supernova no puede reducir la velocidad del pulsar hasta que este alcance la superficie ya que es un cascaron esférico externo, y su gravedad interior es nula, pues ya que esta vacío en el interior nada tira de el radialmente.

Así que tiene que suceder que la velocidad inicial de la expansión es mayor y la final de la supernova sea menor que la inicial del pulsar. otro mecanismo no le veo, la simulación con la superficie estática y el pulsar saliendo como bala no lo veo realista , mas bien el pulsar siempre estuvo cerca de la superficie , al atravesarla arremolino gravitacionalmente los restos dejando una estela.

Que opinas ... es un buen relato o en que falla.

[Alriga]

...Que opinas ...

No sé ayudar. Solo puedo recomendarte consultar el paper del descubrimiento The Tail of PSR J0002+6216 and the Supernova Remnant CTB 1 y las referencias que en él figuran.

En el apartado 5.4 del estudio dice aproximadamente:


5.4. Mecanismos PSR J0002+6216 y Kick del Pulsar


Una de las conclusiones más sólidas de este trabajo es que PSR J0002+6216 es un púlsar de alta velocidad. La mayoría de los púlsares tienen velocidades transversales promedio del orden de 250 km s ⁻¹ (Hobbs et al. 2005 ; Verbunt et al. 2017 ), por lo que PSR J0002+6216 es un valor atípico raro con V _PSR > 1000 km s ⁻¹ . Si bien se sabe desde hace mucho tiempo que los púlsares reciben una patada sustancial al nacer, el debate sobre el (los) mecanismo (s) sigue siendo un tema de investigación activo. Se han propuesto numerosos mecanismos de impulso que incluyen la interrupción binaria, la emisión asimétrica de neutrinos, los chorros que aceleran el púlsar y las inestabilidades hidrodinámicas (Iben & Tutukov 1996 ; Lai et al. 2001 ; Scheck et al.2006 ; Ng y Romaní 2007 ; Wongwathanarat et al. 2013 ; Kochanek et al. 2019 ). Un púlsar de alta velocidad como el PSR J0002+6216 plantea un fuerte desafío para estos modelos...


Saludos.

[Richard R Richard]

he visto que las supernovas tipo II tiene una explosion asimetrica, pero no se sabe exacto el mecanismo.

[Richard R Richard]

Gracias Puedo entender que en la explosión la velocidad inicial del pulsar sea mayor que la de la nube, o bien menor , eso da dos escenarios diferentes, pero la narrativa el video y sus imágenes, propone que el pulsar primero esta dentro de la nube ( velocidad menor que la de la nube) y con el tiempo la supera (velocidad mayor), para que eso suceda o bien el pulsar acelera, o la nube se frena , esto ultimo es lo mas factible , mas allá del mecanismo de explosión. porque luego de sucedida la explosión solo hay interacción gravitatoria.

También puede ser un licencia de creador del video y yo le estoy buscando la quinta pata al gato que en realidad no existe. o bien entendido lo que no quiso decir.

Un estallido binario, en el que el pulsar u otro tipo de estrella compañera ya existía previamente, tendría un remanente en el interior que no es sugerido , ni nombrado, ni observado obviamente, tampoco hablan de observación de vestigios de acreción previa.

De los posibles escenarios de creación de supernovas que he leído, ninguno encaja con lo observado fielmente, ni siquiera el tipo II, eso me entusiasma a pensar alternativas de explicación sencilla a mi nivel amateur, ahí lo dejo.

Saludos

[Alriga]

Mira lo que decían los científicos autores del estudio en la revista "Science News" sobre el tema, por si ayuda:

"Este púlsar ha escapado completamente de los restos de la explosión de la supernova. Es muy raro que un púlsar reciba una patada suficiente para que podamos ver esto", dijo el Dr. Frank Schinzel, astrónomo del Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO).

Las observaciones de radio con el Very Large Array muestran claramente a PSR J0002+6216 fuera del remanente de supernova, con una cola de partículas de choque y energía magnética de 13 años luz de longitud detrás de el. La cola apunta hacia el centro del remanente de supernova CTB 1.

"La medición del movimiento del púlsar y su trazado hacia atrás muestra que nació en el centro del remanente, donde se produjo la explosión de la supernova. El púlsar se encuentra ahora a 53 años-luz del centro de CTB 1", dijo el Dr. Matthew Kerr, del Laboratorio de Investigación Naval.

"Los restos de la explosión en el remanente de supernova se expandieron originalmente más rápido que el movimiento del púlsar", dijo el Dr. Dale Frail, de NRAO. "Sin embargo, los restos se vieron ralentizados por su encuentro con el tenue material del espacio interestelar, por lo que el púlsar pudo alcanzarlos y superarlos".

Al parecer, PSR J0002+6216 alcanzó a la cáscara unos 5.000 años después de la explosión. El sistema se ve ahora unos 10.000 años después de la explosión. El púlsar está atravesando el espacio 5 veces más rápido que un púlsar medio, y acabará escapando de nuestra Vía Láctea.

Todavía no está claro cómo se aceleró el púlsar a una velocidad tan alta durante la explosión de la supernova, y un estudio más profundo de PSR J0002+6216 ayudará a arrojar luz sobre el proceso.

Un posible mecanismo consiste en que las inestabilidades de la estrella en colapso forman una región de materia densa y lenta que sobrevive lo suficiente como para servir de "remolcador gravitatorio", acelerando la estrella de neutrones naciente hacia ella.

"Se han propuesto numerosos mecanismos para producir la patada. Lo que vemos en PSR J0002+6216 apoya la idea de que las inestabilidades hidrodinámicas en la explosión de la supernova son responsables de la alta velocidad de este púlsar", dijo el Dr. Frail.

"Tenemos que trabajar más para entender completamente lo que está pasando con este púlsar, y está proporcionando una excelente oportunidad para mejorar nuestro conocimiento de las explosiones de supernovas y púlsares", dijo el Dr. Schinzel.

Fuente: Astronomers Find Pulsar Hurtling Through Space

Saludos.

[Richard R Richard]

"Los restos de la explosión en el remanente de supernova se expandieron originalmente más rápido que el movimiento del púlsar", dijo el Dr. Dale Frail, de NRAO. "Sin embargo, los restos se vieron ralentizados por su encuentro con el tenue material del espacio interestelar, por lo que el púlsar pudo alcanzarlos y superarlos".

Al parecer, PSR J0002+6216 alcanzó a la cáscara unos 5.000 años después de la explosión. El sistema se ve ahora unos 10.000 años después de la explosión. El púlsar está atravesando el espacio 5 veces más rápido que un púlsar medio, y acabará escapando de nuestra Vía Láctea..

Muchísimas gracias Alriga sinceramente, tan atento como siempre en encontrar lo que buscaba , una explicación a mi consulta ...

Ocultar contenido

Mostrar solución Ocultar solución

En particular la explicación no me convence y como no es tarea de nadie lograrlo, solo explico porque así lo veo...

Si nada freno ni acelero al pulsar, entonces, hace 5000 años estaba a un radio de 26.5 años luz, la mitad de la que se encuentra ahora, en ese momento dicen cruzó a la explosión que también viajo 26.5Al en los primeros 5000 años de promedio , pero luego solo 13.5Al en los segundos 5000 años, redujo su velocidad promedio casi un 50 % , pregunto ...tanto material interestelar existe ? si la densidad promedio es solo 1 átomo estático por metro cubico en 40 años luz de radio solo la décima parte de la masa del sol distribuida como material interestelar (calculado con masa atómica 1g/mol no con hidrógeno molecular), este valor estaría dentro del rango de la masa de la enana blanca previo a la explosión, como su velocidad es nula puede quitar el 50 % de la velocidad,.... de acuerdo.... pero siempre y cuando la colisión sea inelástica y de frente , entonces conserva el momento lineal y se reduce la velocidad... para frenar toda la masa hay que acertar o bien debe colisionar siempre sí o sí con el único átomo dentro de cada metro cubico de ese volumen gigantesco!!! que probabilidad hay de ello, mis cálculos están hechos ojo de buen cubero como siempre... pero la probabilidad es bajíísima casí nula,pues la supernova no expulsa hidrógeno solamente, sabemos que salen rocas de materiales pesados densos de baja sección eficaz respecto de la superficie de ese metro cubico , esto hace que el porcentaje de colisiones caiga estrepitosamente, nunca será una relación 1 a 1 átomos en colisión a para decir que la velocidad se reduce a la mitad de la original. De hecho que podamos ver la nebulosa. se debe justamente a la colisión de la materia de la estrella con el gas interestelar.

En cualquier caso, la explosión resultante de la supernova expulsa gran parte o todo el material estelar con velocidades de hasta un 1% de la velocidad de la luz, unos 3000 km/s. Cuando este material colisiona con el gas circunestelar o interestelar, forma una onda de choque que puede calentar el gas a altas temperaturas de hasta 10 millones de K, formando un plasma

Lo que vemos no es hidrógeno colisionando con hidrógeno 1 a 1, eso es lo que entiendo. que tampoco colisiona con un único átomo de hidrógeno perdido allí por medro cubico, sino a razón de encontrar justo ese átomo de cada metro cubico y aportar 3000000 de colisiones por segundo.

Bueno ahí he dejado mi critica, si se le puede llamar así.