El misterio del púlsar: cómo las manchas calientes delataron el tamaño de la estrella exprés
Una estrella de neutrones es una esfera del tamaño de una ciudad, pero con una masa como la del Sol. Una cucharadita de su materia pesaría como una montaña. La estrella PSR J0030+0451 gira cientos de veces por segundo y emite estrechos haces de rayos X. Cuando un haz barre la Tierra, vemos un destello breve, como la luz de un faro.
Los astrónomos siguieron este «faro» de 2017 a 2023 con el telescopio espacial NICER. Reunieron un 50% más de fotones de rayos X que en trabajos anteriores y añadieron datos antiguos del telescopio XMM-Newton. El gran enigma: ¿dónde exactamente se encuentran en la superficie de la estrella las manchas calientes que emiten los rayos X? Antes, distintos modelos de manchas daban respuestas diferentes, y los resultados no cuadraban con otras mediciones.
Ahora el panorama se ha aclarado. Los nuevos datos mostraron que, muy probablemente, las manchas no son uniformemente calientes: dentro de cada mancha, la temperatura varía del centro al borde. Tener en cuenta ese «gradiente» eliminó las contradicciones entre los distintos modelos. Así, la masa de la estrella resultó ser de 1.43 masas solares (con una incertidumbre de 1.26 a 1.63), y el radio, de 12.68 kilómetros (de 11.64 a 13.99). Esto concuerda perfectamente con los datos de otras estrellas de neutrones y con la fusión que registraron los detectores de ondas gravitacionales.
En resumen: una misma estrella, medida por métodos distintos, ahora cuenta la misma historia. Y eso significa que entendemos mejor cómo se comprime la materia hasta densidades inimaginables.
Resumen original
tal como lo escribieron los autores, en inglés arXiv:2602.23743
Pulse-profile modeling of rotation-powered millisecond pulsars targeted by NICER has enabled mass--radius constraints of several neutron star sources, with implications for the dense-matter equation of state. For the bright isolated pulsar PSR J0030+0451, the inferred mass--radius was previously found to depend strongly on the assumed hot spot model. These hot-spot models yielded different mass--radius constraints, with the statistically preferred model exhibiting some mild tension with results inferred for PSR J0437$$-$$4715, PSR~J0614$$-$$3329, and GW170817. We present an updated pulse-profile analysis of PSR J0030+0451 using new NICER observations obtained between 2017 July to 2023 January, increasing the number of X-ray counts by about 50% compared to previous analyses. We jointly analyze the NICER data with archival XMM-Newton observations to better constrain the source spectrum and background. The new analysis significantly reduces the discrepancy between the hot spot models. The inferred mass and radius are $$M = 1.43^{+0.20}_{-0.17}\,M_\odot$$ and $$R_{\rm eq} = 12.68^{+1.31}_{-1.04}$$ km (68% credible intervals), reducing the tension with the results from other sources. In addition, the inferred hot spot configurations suggest the presence of intra-spot temperature gradients.
Si una estrella de neutrones del tamaño de una ciudad se colocara sobre la Tierra, se hundiría a través del planeta, tal es su densidad.
En la novela «Huevo de dragón», de Robert Forward, en la superficie de una estrella de neutrones viven diminutas criaturas inteligentes cuya vida transcurre un millón de veces más rápido que la nuestra.