Fenómeno de púlsar más rápido que la luz

Impresión artística de un púlsar de rayos-X anómalo. Crédito: ESA

Datos observacionales de nueve púlsares, incluyendo el púlsar del Cangrejo, sugieren que estas estrellas de neutrones de giro rápido emiten el equivalente electromagnético de un estallido sónico, y un modelo creado para comprender este fenómeno muestra que la fuente de las emisiones podría estar viajando más rápido que la luz. Los investigadores dicen que cuando las corrientes de polarización de estas emisiones son lanzadas con un mecanismo similar a un sincrotrón, las fuentes podrían viaja a seis veces la velocidad de la luz, ó 1,8 millones de km por segundo. No obstante, aunque la fuente de la radiación supere la velocidad de la luz, la radiación emitida viaja a la velocidad normal de la luz una vez que abandona la fuente. “Esto no es ciencia-ficción, y no se viola ninguna ley de la física en este modelo”, dijo John Singleton del Laboratorio Nacional Los Álamos en una rueda de prensa en la reunión de la Sociedad Astronómica Americna en Washington, DC. “Y no se viola la Teoría de la Relatividad Especial de Einstein”.

Este modelo, conocido como modelo de púlsares supralumínicos, fue descrito por Singleton y su colega Andrea Schmidt como la solución a muchas de las cuestiones sin resolver en los púlsares. “Podemos tener en cuenta un número de probabilidades en este modelo”, dijo Singleton, “y hay una enorme cantidad de datos observacionales disponibles, por lo que hay muchas oportunidades de verificarlo”.

Los púlsares emiten cortos estallidos de ondas de radio sorprendentemente regulares. En las emisiones de los pulsos, las corrientes de polarización circulantes se mueven en una órbita circular, y su radiación emitida es análoga a las instalaciones de sincrotrones electrónicas usadas para producir radiación desde el infrarrojo lejano a los rayos-X para experimentos en biología y otros temas. En otras palabras, el púlsar es una fuente de radiación con un ancho de banda muy amplio.

No obstante, dijo Singleton, el hecho de que la fuente se mueva más rápido que la velocidad de la luz da como resultado un flujo que oscila como una función de frecuencia. “A pesar de la gran velocidad de la propia corriente de polarización, los pequeños desplazamientos de las partículas cargadas que la forman indican que sus velocidades se mantienen por debajo de la de la luz”, comentó.

Estas corrientes de polarización supralumínicas son perturbaciones en la atmósfera de plasma del púlsar en la cual partículas con cargas opuestas se ven mínimamente desplazadas en sentidos opuestos; son inducidas por el campo magnético giratorio de la estrella de neutrones. Esto crea el equivalente electromagnético del estallido sónico de un avión supersónico que acelera. De la misma foma que puede oirse perfectamente el “estallido” muy lejos de la nave, las señales análogas del púlsar siguen siendo intensas a lo largo de grandes distancias.

Ya en la década de 1980, el Premio Nobel Vitaly Ginzburg y sus colegas demostraron que tales corrientes de polarización más rápidas que la luz actuarían como fuentes de radiación electromagnética. Desde entonces, la teoría ha sido desarrollada por Houshang Ardavan de la Universidad de Cambridge en el Reino Unido, y varias demostraciones en tierra de dicho principio han sido llevadas a cabo en el Reino Unido, Rusia y los Estados Unidos. Hasta el momento, se ha demostrado que las corrientes de polarización que viajan a seis veces la velocidad de la luz emiten estallidos muy focalizados de radiación en los experimentos en tierra.

Aunque la presentación de Singleton y Schmidt fue muy técnica, según reconocieron estaba por encima de gran parte de los asistentes (y la audiencia on-line), los investigadores de LANL dijeron que el modelo supralumínico encaja con los datos del púlsar del Cangrejo y con otros ocho púlsares, extendiendo las frecuencias electromagnéticas desde radio a rayos-X. En cada caso, el modelo supralumínico tuvo en cuenta todo el conjunto de datos a lo largo de 16 órdenes de magnitud de frecuencia con básicamente sólo dos parámetros ajustables. En contraste con anteriores intentos, donde se han usado varios disparatados modelos para encajar los rangos de frecuencias pequeñas de los espectros del púlsar, dijo Schmidt que sólo un proceso de emisión pueden tener en cuenta todo el espectro del púlsar.

“Creemos que podemos explicar todos los datos observacionales usando este método”, dijo Singleton.

Cuando se le preguntó, Singleton dijo haber recibido algunas reacciones hostiles a su modelo dentro de la comunidad de púlsares, pero muchos otros habían estado “desinteradamente dispuestos debido a que explica muchos de sus datos”