Un faro que atraviesa la niebla: cómo MeerKAT encontró púlsares en un cúmulo oscurecido

‹›

De noche, un faro ilumina peor que de día: las gotas diminutas dispersan el haz y los objetos lejanos se pierden en la bruma. Algo parecido les ocurre a las ondas de radio de los púlsares en el medio interestelar cuando entre nosotros y la estrella hay muchos electrones libres. Los astrónomos llevan mucho tiempo buscando púlsares en cúmulos globulares, esas esferas densas de cientos de miles de estrellas viejas donde los encuentros frecuentes dan origen a los púlsares de milisegundo. Sin embargo, los estudios habituales a 1,4 GHz a menudo no ven las señales rápidas de los cúmulos lejanos: los electrones difuminan el pulso, igual que la niebla difumina la luz.

Para atravesar esa niebla, el equipo utilizó el radiotelescopio MeerKAT, en Sudáfrica, a una frecuencia más alta: unos 2,4 GHz, en la llamada banda S. Entre marzo de 2023 y 2024 observaron 14 cúmulos globulares, apuntando cuatro haces a la vez: dos al centro del cúmulo y dos a las posiciones de púlsares ya conocidos. Buscaron los datos en el dominio de Fourier con el programa PRESTO, aplicando búsquedas aceleradas y de jerk para compensar el movimiento orbital de los púlsares en sistemas binarios compactos. Para no perder los sistemas rápidos, dividieron los datos en segmentos de 15, 30 y 60 minutos, y después los sumaron y revisaron los candidatos visualmente.

El resultado superó las expectativas. En los 14 cúmulos volvieron a detectar 39 púlsares conocidos y encontraron cuatro nuevos en el cúmulo Glimpse-C01. Uno de ellos, J1848−0129C, es un púlsar de milisegundo con un período de 6,44 ms y un período orbital de 5,03 días. Es eclipsante: su compañera lo tapa periódicamente, como una nube tapa un faro. La masa de la compañera es de 0,35–0,42 masas solares, y se trata del primer candidato a la subclase «huntsman» en un cúmulo globular. Otro de los nuevos púlsares, J1848−0129D, gira en 17,1 ms en una órbita casi circular con una enana blanca masiva de alrededor de una masa solar. Los otros dos, J1848−0129E y F, son púlsares de milisegundo binarios débiles.

Particularmente interesantes son las medidas de dispersión, es decir, la cantidad de electrones libres en la línea de visión. En los púlsares D y F se diferencian de la media del cúmulo en decenas de pársecs por centímetro cúbico. Esto apunta a un medio interestelar heterogéneo: la niebla no es uniforme, contiene grumos densos. Al comparar distintos cúmulos, los astrónomos vieron una regularidad: cuanto mayor es la medida de dispersión media, mayor es la dispersión de los valores dentro del cúmulo. Glimpse-C01 queda por encima de esa relación general, por lo que en los cúmulos lejanos hay que ampliar las ventanas de búsqueda según la medida de dispersión.

Antes no estaba claro hasta qué punto eran eficaces las altas frecuencias para buscar púlsares en cúmulos muy oscurecidos ni cuántos púlsares perdemos por la dispersión a 1,4 GHz. Ahora se ha demostrado que la banda S de MeerKAT detecta púlsares de forma estable hasta 10–20 microjanskys y descubre nuevos sistemas en Glimpse-C01, incluido uno eclipsante con un período orbital récord. La metodología puede aplicarse de inmediato para planificar futuros estudios con MeerKAT+ y SKA-Mid, y así no dejar escapar púlsares en las regiones densas de la Galaxia.

El faro de alta frecuencia atravesó la niebla y mostró que en los cúmulos oscurecidos se esconden muchos púlsares sin descubrir. Cuando MeerKAT se amplíe a MeerKAT+ y llegue SKA-Mid, la sensibilidad aumentará y podremos mirar aún más profundo. Quizá entonces la niebla se abra del todo y veamos todos los faros que antes quedaban ocultos.