Sismos en pulsares (o pulsares con arritmia)


El rápido desarrollo de la radioastronomía en las décadas de los cincuentas y sesentas, junto con la gran diversidad de radiofuentes celestes, dió lugar a un gran número de descubrimientos. Uno de los mas notables fue el de los pulsares, resultado casual de un estudio del medio interplanetario que en 1967 realizaban Anthony Hewish y su estudiante Jocelyn Bell. Mientras buscaban cambios en la emisión de radio de gas situado en el sistema solar, descubrieron pulsos rápidos y regulares provenientes de una dirección fija del cielo. Este hallazgo fue una sorpresa ya que nadie esperaba que algún objeto celeste pudiera mostrar variaciones en tiempos tan cortos como un segundo. El tamaño de objetos como las estrellas es tal que tardan días (o por lo menos horas) en girar alrededor de su eje. Aunque hubo cierta polémica en cuanto a la interpretación de estos pulsos durante las semanas siguientes al descubrimiento, eventualmente toda la evidencia condujo a la conclusión de estos pulsos de radio correspondían a estrellas de neutrones en rotación.

Las estrellas de neutrones poseen un intenso campo magnético y -según creemos- de los polos de estas estrellas salen intensos haces de radiación. Estas estrellas giran rápidamente y cuando el haz apunta hacia la Tierra, nuestros satélites o radiotelescopios pueden detectar el pulso. La analogía mas directa es la de un faro, cuya luz se percibe en forma de pulsos. Solo las estrellas de neutrones, esferas de tan solo veinte kilómetros de diámetro, son suficientemente pequeñas para girar varias veces por segundo. Aun cuando se van frenando, la rotación de estas estrellas es muy precisa y por consecuencia los pulsares son excelentes relojes. De hecho algunos de ellos son tan o mas precisos que los relojes atómicos terrestres que definen al Tiempo Coordenado Universal (UTC). Así, después de doce años, aun no podemos medir imprecisiones en la llegada de los pulsos de PSR B1855+09, siendo los errores de medición menores a 5 microsegundos.

Si uno los observa por algunos días, todos los pulsares muestran un alto grado de uniformidad en sus pulsos: la separación entre los pulsos es constante. Sin embargo, cuando se estudian por un periodo de tiempo mas largo, varios pulsares muestran irregularidades en sus pulsos, una arritmia que esta relacionada con cambios en el interior mismo de la estrella de neutrones. El pulsar del Cangrejo y, en forma mas pronunciada, el pulsar de Vela muestran ocasionalmente súbitos cambios en su rotación, denominados "glitches" en inglés, que aunque corresponden a variaciones de tan sólo unos cuantos nanosegundos, son fácilmente medibles. Estos han sido observados varias veces en estos dos pulsares y una o dos veces en otros veinte pulsares.

Esta arritmia de los pulsares proporcionan una diagnóstico importante del interior de las estrellas de neutrones. La rotación de la estrella se ve alterada por cambios en la manera en que se distribuye la masa de la estrella, en forma análoga a como el giro de un patinador cambia cuando estira o retrae los brazos. Estos cambios súbitos en la distribución de la materia dentro de la estrella son similares a los terremotos. El estudio cuidadoso de estos "glitches" ha llevado a la conclusión de que las estrellas de neutrones tienen un interior superfluido rodeado de una corteza sólida. La corteza tiene un kilómetro de espesor mientras que el superfluido corresponde a los otros nueve kilómetros que hay hasta el centro de la estrella. Los cambios que observamos en estos "glitches" corresponden a desplazamientos de micras, o cuando mucho milímetros, en la corteza de la estrella, la cual puede estar a miles de años-luz de distancia.

Estudiar el interior de la Tierra, nuestro planeta, es difícil, ya que no nos es accesible y debemos recurrir a interpretar fenómenos relacionados tales como los terremotos. Resulta sorprendente que en formas similares podamos estudiar el interior del Sol y de estrellas compactas situadas a miles de años-luz de distancia.


Esperanza Carrasco Licea & Alberto Carramiñana Alonso
Diario Síntesis, 6 de julio de 1999

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