Descubrimiento de la Nebulosa Mini Ratón Vinculada a un Pulsar

En una observación única que involucra un binario galáctico de rayos X, los científicos descubrieron una nueva nebulosa de radio que se parece a un cometa. La llamaron "Mini Mouse" porque se asemeja a otra nebulosa conocida llamada "Mouse". Esta Mini Mouse apunta a un posible remanente de supernova que no se había identificado antes, conocido como G45.24 0.18. Los investigadores usaron el telescopio MeerKAT para estudiar la Mini Mouse y encontraron un pulsar, PSR J1914+1054g, que es un tipo de estrella que emite rayos de radiación. La posición del pulsar coincidía bien con la cabeza de la nebulosa.

Medieron una dispersión que indica una distancia de aproximadamente 7.8 a 8.8 kiloparsecs de la Tierra. Con mediciones precisas y observaciones tomadas durante 90 días, los investigadores calcularon el cambio en el período del pulsar, dándole una edad característica de aproximadamente 82 mil años. La energía liberada por el pulsar se midió en alrededor de 4 x 10^34 erg por segundo.

#Características del Pulsar y su Entorno

Si la edad del pulsar es similar a la edad estimada, la velocidad a la que se mueve está entre 320 y 360 kilómetros por segundo, asumiendo que se creó en el lugar del remanente de supernova. El tamaño de este remanente parece pequeño en comparación con la edad del pulsar, pero el área densa cerca del Plano Galáctico podría estar frenando su crecimiento, resultando en un remanente más pequeño.

Las Nebulosas de Viento de Pulsar (PWN) se crean cuando los vientos de partículas a alta velocidad de los pulsars interactúan con el entorno circundante. La rápida rotación del campo magnético de la estrella de neutrones impulsa un viento que genera una onda de choque, produciendo radiación sincrotrón que se extiende desde ondas de radio hasta rayos gamma. A veces, una PWN se encuentra rodeada por un remanente de supernova en forma de shell de la explosión que formó el pulsar. Esto se llama un sistema compuesto.

Si un pulsar viaja a través del espacio a una velocidad mayor que el sonido, se forma una onda de choque, redirigiendo el viento del pulsar en la dirección opuesta. Esto puede dar lugar a una cola que se extiende varios parsecs detrás del pulsar. En algunos casos, el remanente de supernova relacionado con la formación del pulsar podría estar ubicado a unos pocos parsecs de la PWN, aunque la cola podría apuntar de regreso a ello. Muy pocas PWN conocidas muestran una forma similar a un cometa, lo cual es común en pulsars de movimiento rápido o en un medio interestelar más denso. Observaciones de alta resolución en ondas de radio y rayos X están mejorando nuestro conocimiento de estos sistemas.

#Importancia de Estudios Detallados

Investigaciones exhaustivas de las PWNe y sus pulsars pueden revelar información vital sobre estos objetos celestiales. La apariencia, espectro y eficiencia de la radiación emitida por las PWNe dependen de las características de los pulsars, como su rotación, energía de disminución y campo magnético. Dado que las PWNe tienen una fuente clara y suelen estar lo suficientemente cerca para estudiar, son lugares geniales para analizar el comportamiento de los vientos de partículas a alta velocidad y los choques resultantes cuando estos flujos se encuentran con el medio interestelar. Esta investigación ofrece una oportunidad para entender mejor su entorno.

En un programa llamado ThunderKAT, destinado a observar fenómenos interesantes en la banda de radio durante un período prolongado, los investigadores se centraron en el campo de un binario de agujero negro, GRS 1915+105. En esta área, identificaron una característica similar a la nebulosa Mouse original, que tiene un extremo brillante y una larga cola apuntando hacia el Centro Galáctico. Este joven pulsar, PSR J1747+2958, inspiró el nombre "Mini Mouse" para la característica recién encontrada.

#Recolección y Procesamiento de Datos

El telescopio MeerKAT registró observaciones de GRS 1915+105 numerosas veces entre diciembre de 2018 y abril de 2022. El telescopio apuntó a una frecuencia de 1.28 GHz y un ancho de banda de 0.86 GHz. Se utilizaron varios canales para recopilar datos, que incluían tiempo en fuente y escaneos de calibradores secundarios y primarios para mayor precisión. El equipo empleó scripts personalizados para un procesamiento semi-automático de datos para manejar la información recopilada de las observaciones.

Los primeros pasos involucraron marcar datos específicos para eliminar señales y ruido no deseados, seguido de la creación de imágenes del campo utilizando un paquete de software específico. Los datos recopilados fueron promediados y combinados para crear una imagen clara de las emisiones de radio.

El esfuerzo por encontrar un contraparte del pulsar reveló que las observaciones más sensibles anteriores eran parte del estudio FAST, que había encontrado previamente un pulsar tenue que coincidía con la posición de la Mini Mouse. Los investigadores realizaron observaciones adicionales para confirmar esta asociación, llevando a la identificación de la señal del pulsar.

Durante una observación de 2 horas, la recolección de datos sufrió un contratiempo debido a un problema con el equipo, pero los haces centrales permanecieron intactos y proporcionaron información valiosa. La observación más tarde confirmó la detección del pulsar, solidificando aún más su conexión con la Mini Mouse.

#Análisis de Datos del Pulsar

El análisis y reducción de los datos siguió una serie de pasos para asegurar la precisión. Los datos en bruto se guardaron en un formato específico y se limpiaron para eliminar la interferencia de ruido antes de ejecutar una búsqueda de periodicidad. La culminación de estos esfuerzos llevó a la detección del pulsar, fortaleciendo significativamente el vínculo con la Mini Mouse.

Este estudio determinó un período del pulsar y un cambio en el período, lo que llevó a más mediciones relacionadas con la energía y la distancia. Los resultados mostraron que la Mini Mouse está ubicada alrededor de 7.8 a 8.8 kiloparsecs de la Tierra, dándole una longitud proyectada de casi 12 a 13 parsecs.

#Características Similares y Estudios Futuro

La estructura de la Mini Mouse también mostró varias regiones brillantes vinculadas a áreas HII existentes y otras características de radio, sugiriendo la presencia de más remanentes cercanos. Entre ellos se encontraba una estructura circular identificada como un posible remanente de supernova. La cercanía de la Mini Mouse y este remanente candidato resonó con otros sistemas asociados con pulsars y sus lugares de nacimiento.

Dadas las características medidas del pulsar, incluyendo una luminosidad de disminución de rotación y un estimado de fuerza dipolar magnético, J1914 parecía alinearse con pulsars jóvenes y energéticos. Su salida de energía y distancia deberían proporcionar información sobre cuántos pulsars existen dentro de la Galaxia, resaltando el potencial de descubrir más de estas estrellas enérgicas.

En conclusión, la detección de la Mini Mouse y su asociación con el pulsar J1914 ha abierto nuevas avenidas para entender el comportamiento de los pulsars y sus nebulosas de viento. Más observaciones y mediciones podrían ofrecer una visión más clara sobre su formación y evolución, así como la naturaleza de sus entornos circundantes. Observaciones de alta resolución probablemente revelarán más detalles sobre la Mini Mouse y características similares, mejorando nuestra perspectiva general sobre los pulsars y sus características en nuestra Galaxia.