XRISM observa gas que cae hacia un púlsar desde una estrella gigante

Una estrella de neutrones puede atraer materia de una compañera enorme, pero observar ese proceso no es sencillo: el gas es invisible a simple vista y el entorno emite radiación muy energética. El observatorio XRISM, una misión de Japón y Estados Unidos, logró seguir las señales que deja ese gas en los rayos X mientras caía hacia un púlsar del sistema binario BP Crucis.

BP Crucis está a unos 13.000 años luz, en la constelación de la Cruz del Sur. Allí una estrella azul gigante, Wray 977, expulsa un viento de plasma —gas tan caliente que sus átomos han perdido electrones—. Su compañera es GX 301-2, el núcleo comprimido de una estrella que explotó como supernova. Aunque concentra más masa que el Sol en una esfera de unos 20 kilómetros, gira y emite haces de rayos X, por lo que se clasifica como púlsar.

Cada vez que el púlsar atraviesa la zona más densa del viento estelar, su brillo en rayos X aumenta. Durante uno de esos destellos, el instrumento Resolve de XRISM separó esa luz en sus diferentes energías, de manera parecida a como un prisma separa la luz visible en colores. Esa técnica, llamada espectroscopia, permite reconocer las marcas de elementos como el hierro y medir si el gas se acerca o se aleja.

El equipo encontró líneas de absorción del hierro desplazadas hacia energías más bajas. Ese cambio indica que el material se movía en dirección al púlsar; los autores estimaron una velocidad cercana a 540.000 kilómetros por hora. Más adelante, las señales pasaron de absorción a emisión. Para los investigadores, esa transformación es compatible con que el flujo, inicialmente dirigido hacia el objeto compacto, cambió de geometría y pudo formar una estructura transitoria alrededor de él.

La importancia del resultado no está solo en la velocidad. Los modelos de cómo una estrella de neutrones se alimenta del viento de una compañera masiva deben explicar qué parte del gas cae, cuál queda orbitando y de qué modo ese material libera energía. Hasta ahora, esos procesos se inferían sobre todo a partir de variaciones globales de brillo. Las líneas espectrales de XRISM ofrecen una pista más directa sobre el movimiento del gas en una región extrema, donde la gravedad y la radiación modifican el entorno de manera continua.

El sistema funciona además como un laboratorio natural para estudiar la acreción, el nombre que recibe la captura de materia por gravedad. Procesos emparentados alimentan a otros objetos compactos, desde algunas estrellas de neutrones hasta agujeros negros, aunque sus escalas y condiciones pueden ser muy distintas. Poder comparar las huellas observadas con simulaciones ayuda a poner a prueba esas explicaciones físicas.

El estudio no muestra que todos los púlsares capturen materia del mismo modo. Se concentra en una sola binaria y en una observación durante una fulguración, un momento especialmente activo. Tampoco se fotografió un disco de gas: esa posibilidad se deduce de la evolución de las líneas de hierro. Serán necesarias nuevas observaciones, en otros momentos de la órbita y en sistemas similares, para saber cuán frecuente es este patrón. Aún así, la medición demuestra que los rayos X pueden revelar una parte del viaje de la materia hacia algunos de los objetos más densos del universo.