Un pulsar cercano revela secretos sobre la física de emisión cerca de la línea de muerte

Utilizando el Telescopio de Apertura Esférica de Quinientos Metros (FAST), astrónomos de la Academia China de Ciencias (CAS) y otras instituciones observaron un pulsar cercano conocido como PSR J2129+4119. Los resultados de esta campaña de observación, publicados el 30 de octubre en el servidor de preimpresión arXiv, proporcionaron importantes conocimientos sobre el comportamiento y las propiedades de este pulsar.

Las emisiones de radio de los pulsars exhiben una variedad de fenómenos, incluyendo el desplazamiento de subpulsos, la anulación o el cambio de modo. En el caso del desplazamiento de subpulsos, la emisión de radio de un pulsar parece desplazarse en fase de rotación dentro del perfil de pulso principal. En cuanto a la anulación, la emisión de un pulsar cesa abruptamente durante un período que puede variar desde unos pocos hasta cientos de períodos de pulso antes de ser restaurada.

Descubierto en 2017, el pulsar PSR J2129+4119 es un pulsar antiguo y cercano, ubicado a unos 7,500 años luz de distancia. Tiene un período de pulso de 1.69 segundos, una medida de dispersión de 31 cm/pc³ y una edad característica de 342.8 millones de años. Este pulsar se encuentra por debajo de la llamada "línea de muerte", una frontera teórica en el diagrama de período-derivada de período, por debajo de la cual se sostiene la emisión de radio coherente.

Un equipo de astrónomos liderado por Habtamu Menberu Tedila de la CAS inspeccionó el pulsar PSR J2129+4119 con observaciones de alta sensibilidad del FAST, revelando una plétora de fenómenos de emisión de este pulsar.

"Presentamos un estudio detallado de pulso único del pulsar de largo período PSR J2129+4119 utilizando observaciones de alta sensibilidad del FAST. A pesar de encontrarse muy por debajo de la línea de muerte tradicional, el pulsar exhibe un comportamiento de emisión sostenido y multimodal, incluyendo anulación, pulsos débiles, emisión regular y pulsos brillantes ocasionales", escribieron los investigadores en el artículo.

En particular, las observaciones revelaron que PSR J2129+4119 muestra un comportamiento de emisión sostenido y multimodal, incluyendo tres modos distintos: anulación, pulsos débiles y pulsos regulares. También emite ocasionalmente pulsos brillantes, microestructura cuasi-periódica y presenta características claras de modulación de subpulsos. Se midió que la fracción de anulación fue aproximadamente del 8.13%.

Además, las observaciones encontraron que tanto los pulsos regulares como los débiles de PSR J2129+4119 muestran una alta polarización lineal. Los datos recopilados indican un ángulo de impacto pequeño de aproximadamente -3 grados, lo que es consistente con una línea de visión casi tangencial.

Parece que los pulsos regulares posteriores a la anulación del pulsar muestran componentes de arrastre mejorados en relación con los pulsos anteriores a la anulación. Esto, según los autores del artículo, sugiere una reactivación gradual de la magnetosfera en lugar de un origen puramente geométrico.

Los datos obtenidos también muestran que la microestructura está presente en aproximadamente el 64% de los pulsos regulares del pulsar, con una periodicidad media de 4.57 milisegundos y un ancho medio de 4.3 milisegundos.

Por lo tanto, todos los nuevos hallazgos indican que PSR J2129+4119 sigue siendo magnéticamente activo y emitiendo de manera coherente a pesar de su baja tasa de pérdida de energía.

"El diverso comportamiento observacional del pulsar, incluyendo modulación tipo batido, asimetrías de emisión cerca de las anulaciones y microestructura cuasi-periódica, sugiere que su magnetosfera opera cerca del umbral para la emisión coherente, proporcionando valiosas restricciones sobre las condiciones físicas que permiten o suprimen la emisión de radio de los pulsars", concluyen los investigadores.