Short Essay About Double Pulsars

1. UNIVERSIDAD SAN CARLOS DE GUATEMALA
TÓPICOS SELECTOS DE FÍSICA 2
Pulsar Doble
Javier Andrés Rodríguez Mayén
2012-12980
Noviembre 15, 2014
Un Pulsar Binario o Pulsar Doble, es un Pulsar con un acompañante. Normalmente, este
acompañante consta de una enana blanca o una estrella de neutrones.
Cuando una estrella ha usado todo su combustible nuclear se destruye en forma de una
explosión súper-nova. Una estrella pequeña puede ser producto de esta explosión. Su
fuerza gravitacional es tan fuerte que los electrones se juntan con los protones en el nú-
cleo atómico y se forman neutrones, de aquí su nombre, Estrella de Neutrones. Este tipo
de estrellas tiene una densidad muy grande, por ejemplo, puede llegar a tener aproximada-
mente 20km de diámetro y un peso equivalente a nuestro Sol.
Un Pulsar es una estrella de neutrones que rota rápidamente sobre su propio eje y posee
un campo magnético muy fuerte. Las partículas presentes en la estrella, están cargadas
eléctricamente. Estas partículas se mueven a través de las líneas de campo magnético. En
los polos magnéticos de la estrella de neutrones, las partículas escapan a gran velocidad y
generan emisión de radio. Estas emisones de radio son vistas en forma parecida a un faro
que alumbra alguna zona costera.
Un sistema Binario es un sistema de estrellas que consiste en dos estrellas orbitando alrede-
dor de su centro de masa común. En mecánica de cuerpos celestes, la masa de todos
los cuerpos implicados debe tomarse en cuenta cuando se hacen cálculos. El periodo de
rotación de dos cuerpos celestes orbitando uno respecto del otro se puede calcular como
sigue;
1

2. T = 2π
a3
G(M1 + M2)
Donde:
• a, es la suma del eje semi-mayor de las elipses en donde los cuerpos se mueven.
• M1 + M2, es la suma de cada una de las masas de los cuerpos.
• G, es la constante gravitacional universal (G = 6.67384(80)×10−11 N·m2
kg2 )
El periodo orbital es independiente del tamaño en trayectorias parabólicas o hiperbólicas,
ya que el movimiento no es periódico y la duración de toda la trayectoria tiende al infinito.
A pesar que la compañía del Pulsar es muy difícil de observar, el ritmo y periodo de los pul-
sos del Pulsar, pueden ser medidos con extrema presición utilizando Radio Telescopios.
En 1916, Albert Einstein presentó la Teoría General de la Relatividad. La curvatura del es-
pacio y la radiación gravitacional no tenían forma experimental de probarse, hasta que el
primer Pulsar Doble se descubrió.
El primer Pulsar Binario fue descubierto por Joseph Taylor y Russel Hulse en 1974, en el
radio telescopio de Arecibo en Puerto Rico. El Pulsar fue llamado PSRB1913+16 y en Honor
a los científicos "Hulse-Taylor Binary Pulsar". Este descubrimiento fue merecedor de un
premio Nobel de Física en 1993. Mientras Russel observaba el pulsar, se dio cuenta que
su pulso variaba regularmente. Concluyó que el pulsar estaba orbitando con una gran ve-
locidad a otra estrella cercana y el pulso variaba por el efecto Doppler. Mientras el pulsar
se mueve hacia la tierra los pulsos son mas frecuentes y cuando se aleja de nosotros, los
pulsos son menos frecuentes. La frecuencia de los pulsos nos indican que tan lejos se en-
cuentran los pulsares.
El estudio del pulsar B1913+B16 permitió determinar de forma precisa la masa de la estrella
de neutrones, usando métodos relativistas de tiempo. Cuando dos cuerpos se encuentran
cerca uno de otro, el campo gravitacional es más fuerte y el tiempo se dilata o en otras pal-
abras el tiempo entre pulsos se alarga.
De hecho, los Pulsares Dobles son actualmente la única herramienta para los científicos
que estudian la presencia de ondas gravitacionales. Las ondas gravitacionales son ondula-
ciones en la curvatura del espacio-tiempo, que se propagan como ondas. En teoría, estas
ondas transportan energía en forma de radiación gravitacional. La teoría general de la rel-
atividad, predice que dos estrellas de neutrones emitirían ondas gravitacionales mientras
orbitan un mismo centro de masa. Esto ocasionaría la perdida de energía orbital y causaría
un acercamiento entre las dos estrellas y el periodo orbital disminuiría.
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3. Actualmente se esta midiendo la radiación gravitacional emitida por PSRB1913+16. Las
dos estrellas de neutrones presentes en el pulsar se están moviendo muy cerca y rápida-
mente, según la teoría general de relatividad se deberían de emitir grandes cantidades de
radiación gravitacional. Esto esta haciendo que el sistema pierda energía, sus orbitas se
están encogiendo y el periodo orbital se esta acortando.
Existe evidencia indirecta de la emisión de radiación. El pulsar binario ha sido observado
continuamente desde su descubrimiento y efectivamente, su periodo orbital este dismin-
uyendo. La concordancia con la teoría general de relatividad es cercana a 1/2%. Esto con-
solida la existencia de la radiación gravitacional. El estudio de este Pulsar Doble es el mayor
soporte para validar la teoría general de la relatividad.
El descubrimiento de Hulse y Taylor nos ha proveído de un laboratorio para probar difer-
entes teorías gravitacionales. Por el momento la teoría general de la relatividad ha pasado
todas sus pruebas. Actualmente, los instrumentos están siendo construidos para poder
detectar la actividad de radiación gravitacional directamente en la Tierra. Con suerte, es-
tos nuevos instrumentos gravitacionales nos permitirá estudiar de una forma diferente el
Universo.
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