Identifican cómo el medio interestelar afecta a las señales de púlsares

Datos del antiguo Observatorio de Arecibo indican patrones que muestran cómo las señales de los púlsares cambian a través del medio interestelar (ISM), el gas y el polvo que llena el espacio entre estrellas.

Un equipo de investigadores universitarios en la sucursal de Penn State del club de estudiantes Pulsar Search Collaboratory midió los anchos de banda de centelleo de 23 púlsares, incluidos nuevos datos de seis púlsares que no se habían estudiado anteriormente.

Publicados en The Astrophysical Journal, los resultados mostraron que, en casi todos los casos, los anchos de banda medidos fueron superiores a las predicciones de los modelos de galaxia ampliamente utilizados, lo que pone de relieve la necesidad de actualizar los modelos de densidad del medio interestelar actuales.

"Este trabajo demuestra el valor de los grandes conjuntos de datos archivados", afirmó en un comunicado Sofia Sheikh, investigadora del Instituto SETI y autora principal. "Incluso años después del colapso del Observatorio de Arecibo, sus datos siguen revelando información crítica que puede hacer avanzar nuestra comprensión de la galaxia y mejorar nuestra capacidad para estudiar fenómenos como las ondas gravitacionales".

Cuando la luz de radio de un púlsar viaja a través del medio interestelar, se distorsiona en un proceso conocido como "centelleo interestelar difractivo" (DISS, por sus siglas en inglés). La misma física que hace que la luz se refracte en patrones en el fondo de una piscina o que las estrellas titilen en el cielo nocturno también causa DISS. En lugar de agua en una piscina o aire en la atmósfera, la DISS se produce cuando las nubes de partículas cargadas en el espacio hacen que la luz de un púlsar "titile" a través del tiempo y la frecuencia.

Colaboraciones como el Centro de Fronteras de Física NANOGrav utilizan púlsares para estudiar el fondo de ondas gravitacionales, lo que puede ayudar a los investigadores a comprender el Universo primitivo y la prevalencia de fuentes de ondas gravitacionales como los sistemas binarios de agujeros negros supermasivos. Las mediciones de tiempo de los púlsares deben ser extremadamente precisas para medir correctamente el fondo de ondas gravitacionales. Los resultados de este estudio ayudarán a modelar mejor las distorsiones causadas por DISS, lo que aumentará la precisión de las mediciones de tiempo de los púlsares de proyectos como NANOGrav.

El estudio descubrió que los modelos que incorporan estructuras galácticas, como los brazos espirales, tienden a ajustarse mejor a los datos DISS a pesar del desafío de modelar con precisión la estructura de la Vía Láctea. Además, el estudio mostró que los modelos predijeron con mayor precisión los anchos de banda de los púlsares que se utilizaron en su desarrollo, mientras que las predicciones de los púlsares recién descubiertos fueron peores. Esto sugiere limitaciones que refuerzan la necesidad de actualizaciones continuas de los modelos de estructura galáctica.

Este estudio piloto, parte del sondeo AO327 de Arecibo, sirve como base para futuras investigaciones sobre la centelleo de los púlsares y las ondas gravitacionales. Al ampliar el estudio piloto a púlsares descubiertos más recientemente en el conjunto de datos AO327 en el futuro, el equipo espera mejorar aún más los modelos de densidad del medio interestelar para colaboraciones que observen conjuntos de cronometraje de púlsares como NANOGrav.