PSR J0737−3039 es el primer púlsar doble conocido . Consiste en dos estrellas de neutrones que emiten ondas electromagnéticas en la longitud de onda de radio en un sistema binario relativista . Los dos púlsares se conocen como PSR J0737−3039A y PSR J0737−3039B. Fue descubierto en 2003 en el Observatorio Parkes de Australia por un equipo internacional dirigido por la radioastrónoma italiana Marta Burgay durante un estudio de púlsares en latitudes altas. [4]
Un púlsar es una estrella de neutrones que produce emisiones de radio pulsantes debido a un fuerte campo magnético . Una estrella de neutrones es el remanente ultracompacto de una estrella masiva que explotó como una supernova . Las estrellas de neutrones tienen una masa mayor que el Sol , pero solo miden unos pocos kilómetros de diámetro. Estos objetos extremadamente densos giran sobre sus ejes , produciendo ondas electromagnéticas enfocadas que recorren el cielo y apuntan brevemente hacia la Tierra en un efecto de faro a velocidades que pueden alcanzar unos pocos cientos de pulsos por segundo.
Aunque los sistemas de doble estrella de neutrones eran conocidos antes de su descubrimiento, PSR J0737−3039 es el primer y único sistema conocido (hasta 2021 [actualizar]) en el que ambas estrellas de neutrones son púlsares, por lo tanto, un sistema de "doble púlsar". [5] El objeto es similar a PSR B1913+16 , que fue descubierto en 1974 por Jocelyn Bell, Taylor y Hulse , y por el que ambos ganaron el Premio Nobel de Física en 1993. Los objetos de este tipo permiten probar con precisión la teoría de la relatividad general de Einstein , porque la sincronización precisa y consistente de los pulsos del púlsar permite ver efectos relativistas cuando de otra manera serían demasiado pequeños. Si bien muchos púlsares conocidos tienen un compañero binario, y se cree que muchos de ellos son estrellas de neutrones, J0737−3039 es el primer caso en el que se sabe que ambos componentes no son solo estrellas de neutrones sino púlsares.
PSR J0737−3039A fue descubierto en 2003, junto con su compañero, en la antena de 64 m del Observatorio de Radio Parkes de Australia ; J0737−3039B no fue identificado como un púlsar hasta una segunda observación. El sistema fue observado originalmente por un equipo internacional durante un estudio multihaz de alta latitud organizado con el fin de descubrir más púlsares en el cielo nocturno. [2]
En un principio, se pensó que este sistema estelar era el resultado de la detección de un púlsar común. La primera detección mostró un púlsar con un período de 23 milisegundos en órbita alrededor de una estrella de neutrones. Solo después de observaciones de seguimiento se detectó un segundo púlsar más débil con un pulso de 2,8 segundos desde la estrella compañera.
El período orbital de J0737−3039 (2,4 horas) es uno de los más cortos conocidos para un objeto de este tipo (un tercio del del sistema binario Taylor-Hulse ), lo que permite realizar las pruebas más precisas hasta el momento. En 2005, se anunció que las mediciones habían demostrado una excelente concordancia entre la teoría de la relatividad general y la observación. En particular, las predicciones sobre la pérdida de energía debido a las ondas gravitacionales parecen coincidir con la teoría.
Como resultado de la pérdida de energía por las ondas gravitacionales, la órbita común (de aproximadamente 800.000 kilómetros de diámetro) se encoge 7 mm por día. Los dos componentes se fusionarán en unos 85 millones de años.
Debido a la precesión de espín relativista, los pulsos del Pulsar B ya no son detectables a partir de marzo de 2008, [actualizar]pero se espera que reaparezcan en 2035 debido a la precesión que volverá a ser visible. [6]
En 2021 se informó que las observaciones de 16 años de datos de cronometraje concordaban con la relatividad general al estudiar la pérdida de energía orbital debido a las ondas gravitacionales . Se probó que la desintegración orbital y la aceleración del período orbital seguían la fórmula del cuadrupolo con una gran precisión del 0,013%, principalmente debido a las características únicas del sistema, que tiene dos púlsares, está cerca y posee una inclinación cercana a los 90°. [7] [8] [9]
Además de la importancia de este sistema para las pruebas de la relatividad general, Piran y Shaviv han demostrado que el púlsar joven de este sistema debe haber nacido sin eyección de masa, lo que implica un nuevo proceso de formación de estrellas de neutrones que no implica una supernova. [10] Mientras que el modelo de supernova estándar predice que el sistema tendrá un movimiento propio de más de cien km/s, ellos predijeron que este sistema no mostraría ningún movimiento propio significativo. Su predicción fue confirmada posteriormente por la cronometración del púlsar. [11]
Otro descubrimiento del doble púlsar es la observación de un eclipse desde una conjunción del púlsar superior y el más débil. Esto ocurre cuando la magnetosfera en forma de rosquilla de un púlsar, que está llena de plasma absorbente , bloquea la luz del púlsar compañero. El bloqueo, que dura más de 30 s, no es completo, debido a la orientación del plano de rotación del sistema binario con respecto a la Tierra y al tamaño limitado de la magnetosfera del púlsar más débil ; parte de la luz del púlsar más fuerte aún puede detectarse durante el eclipse.
Además de los sistemas de doble púlsar, se conocen toda una serie de sistemas de dos cuerpos en los que sólo uno de sus miembros es un púlsar. Algunos ejemplos conocidos son las variaciones de una estrella binaria :
En teoría, un sistema púlsar-agujero negro es posible y tendría un enorme interés científico, pero aún no se ha identificado ningún sistema de ese tipo. Recientemente se ha detectado un púlsar [12] muy cerca del agujero negro supermasivo que se encuentra en el centro de nuestra galaxia, pero aún no se ha confirmado oficialmente que su movimiento sea una órbita de captura de Sgr A*. Un sistema púlsar-agujero negro podría ser una prueba aún más sólida de la teoría de la relatividad general de Einstein, debido a las inmensas fuerzas gravitacionales ejercidas por ambos objetos celestes.
También es de gran interés científico el sistema binario púlsar-enana blanca PSR J0337+1715 , que tiene una tercera estrella enana blanca en una órbita más distante que gira alrededor de las otras dos. Esta disposición única se está utilizando para explorar el principio de equivalencia fuerte de la física, un supuesto fundamental en el que se basa toda la relatividad general .
El Square Kilometre Array , un radiotelescopio que se completará a fines de la década de 2020, observará más a fondo los sistemas binarios de púlsares conocidos y detectará otros nuevos para probar la relatividad general . [13]