Gracias a los datos obtenidos con los telescopios espaciales XMM-Newton y NuSTAR de la ESA, un equipo de astrónomos de Alemania ha detectado un nuevo púlsar ultra-luminoso en la galaxia NGC 300.

El hallazgo de este púlsar, que recibió la designación NGC 300 ULX1, se detalla en un artículo publicado 9 de noviembre en el repositorio de pre-impresión arXiv.

Las ultra-luminous X-ray sources  (ULX) (o, «fuentes de rayos X ultraluminosas») son fuentes puntuales en el cielo que son tan brillantes en rayos X que cada una emite más radiación de la que emite 1 millón de soles en todas las longitudes de onda. Aunque son menos luminosos que los núcleos galácticos activos, son más consistentemente luminosos que cualquier proceso estelar conocido.

Los astrónomos generalmente creen que debido a su brillo, la mayoría de los ULX son agujeros negros. Sin embargo, las observaciones recientes han encontrado que algunos ULX muestran pulsaciones coherentes. Estas fuentes, conocidas como «ultra-luminous X-ray pulsars» (ULXP) (o, «púlsares ultra-luminosos de rayos X»), son estrellas de neutrones, típicamente menos masivas que los agujeros negros. La lista de ULP conocidos todavía es relativamente corta, por lo que la detección de nuevos objetos de esta clase es esencial para los investigadores que estudian el universo en rayos X.

Ahora, un grupo de astrónomos del Max Planck Institute for extraterrestrial Physics en Garching, Alemania, dirigido por Chandreyee Maitra, informa sobre la detección de pulsaciones de la fuente NGC 300 ULX1, ubicada en la galaxia espiral NGC 300, a unos seis millones de años luz de distancia de la Tierra. Descubierta en 2010, NGC 300 ULX1 se clasificó inicialmente como una supernova, pero luego se reclasificó como un posible binario de rayos X de gran masa.

Imágenes XMM-Newton EPIC-pn de NGC 300 ULX1 en diferentes épocas marcadas en la figura. Los círculos rojos indican la región de extracción de origen utilizada para el análisis. Crédito: Maitra et al., 2018.

Al analizar los datos de las observaciones simultáneas de NGC 300 ULX1, realizadas en diciembre de 2016 usando el X-ray Multi-Mirror Newton (XMM-Newton) y Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR), el equipo de Maitra identificó las pulsaciones de esta fuente.

Los investigadores escribieron en su estudio:

Las pulsaciones de NGC 300 ULX1 se descubrieron durante las observaciones simultáneas de XMM-Newton / NuSTAR en diciembre de 2016″.

Según el estudio, NGC 300 ULX1 tuvo un período de rotación de aproximadamente 31.71 segundos al inicio de las observaciones de NuSTAR, que disminuyó linealmente en unos pocos días a aproximadamente 31.54 segundos al final de la campaña de observación XMM-Newton / NuSTAR. Las observaciones también encontraron que el púlsar tiene una tasa de giro de 556 ns/sy una luminosidad de banda ancha no absorbida de 4.7 duodecillones erg/s.

Además, los astrónomos verificaron los datos de archivo de las observaciones de NGC 300 ULX1 utilizando el telescopio espacial Swift de la NASA y el Neutron star Interior Composition Explorer (NICER) en la Estación Espacial Internacional. Estos datos muestran que el período de giro de este púlsar disminuyó exponencialmente de aproximadamente 45 a 17.5 segundos durante un lapso de tiempo de 2.3 años.

Los investigadores observaron que NGC 300 ULX1 es el cuarto ULXP conocido hasta la fecha, y muestra una tasa de giro extrema, así como una luminosidad relativamente constante durante un largo período de tiempo. Agregaron que su velocidad de rotación es una de las más altas jamás observadas en una estrella de neutrones que se acrecienta.

En las observaciones finales, los autores del artículo subrayaron que, debido a sus propiedades, el NGC 300 ULX1 podría brindar una oportunidad única para que los astrónomos estudien la evolución del giro de las estrellas de neutrones que se acrecientan a tasas de acreción extremas. El púlsar también podría ayudarnos a comprender mejor las similitudes entre ULXP y binarios supergigantes de rayos X de alta masa.

El estudio científico ha sido publicado en el servidor de pre-impresión arXiv.org.