El pulso del cangrejo

El telescopio Webb publicó hace poco una imagen extraordinaria de la Nebulosa del Cangrejo, un resto de supernova que puede verse sin dificultad en la constelación de Tauro, ideal para el verano austral, agéndenla. Aunque uno no supiera nada de las explosiones de supernova, se haría una idea con este zafarrancho de 5 años luz de diámetro:

Como todas las del Webb, la imagen está hecha a partir de la radiación infrarroja, que destaca principalmente el polvo (silicatos y compuestos de carbono) que forman la compleja estructura de filamentos. Llenando el espacio entre ellos se ve una niebla blancoazulada, resultado de la radiación de sincrotrón, que emiten electrones libres girando como locos en el campo magnético de la nebulosa.

Este campo se origina en el objeto central, una estrella de neutrones, que es lo que queda del núcleo de la estrella que explotó. Un recorte de la imagen de máxima resolución, la muestra en medio de un vórtice de radiación:

Los arcos concéntricos que se pueden ver en esta tenue niebla se deben a que la estrella de neutrones no está quieta, sino que pulsa: es un púlsar. Así de inocente como se ve, vale la pena cerrar los ojos, contener la respiración y tratar de imaginárselo: tiene la masa del Sol, comprimida al tamaño de una montaña, y gira a la velocidad de una licuadora. 

Pueden volver a respirar. 

Las estrellas de neutrones son increíbles. Durante el colapso del núcleo de la estrella que le da origen, los electrones de los átomos se meten dentro de los núcleos, combinándose con los protones para formar neutrones y una cantidad descomunal de neutrinos, que en su paroxismo explosivo (nada detiene un neutrino) desgarran todas las capas exteriores de la estrella, formando el caos filamentoso que vemos en la foto. El colapso sólo se detiene gracias a la degeneración de los neutrones, similar a lo que ocurre en las enanas blancas que ya hemos contado. Durante esta contracción tan extraordinaria, la rotación del núcleo se acelera muchísimo por la conservación del momento angular, como cuando una patinadora aprieta los brazos contra el cuerpo, pero en una escala millones de millones de veces mayor. Si el Sol, que mide un millón de kilómetros de diámetro y da una vuelta por mes, se achicara hasta medir 10 km de radio, acabaría girando a \((500000 \mbox{ km}/10\mbox{ km})^2\times 1\mbox{ vuelta}/(30 \mbox{ días} \times 86400 \mbox{ segundos/día}) = 965\) veces por segundo. Es lo que le pasa a las estrellas de neutrones. Si bien no son tan rápidas, esa es la magnitud de lo que ocurre; el púlsar más rápido que se conoce gira 716 veces por segundo. El del Cangrejo pulsa 30 veces por segundo. Una estrella girando como una minipimer, ponele.

Los púlsares fueron descubiertos aquí, en Cambridge, a un par de kilómetros de donde me encuentro escribiendo estas líneas. En la década de 1960 dos astrónomos del Laboratorio Cavendish, Martin Ryle y Antony Hewish, inventaron unas técnicas que les permitieron hacer radiotelescopios con resolución similar a la de los telescopios ópticos. Pero no se imaginen enormes parabólicas como las de la película Contact; sus antenas parecían campos para sembrar lúpulo: líneas de postes de madera con un tendido de alambres entre ellos. Finalmente hicieron uno enorme: el Four Acres Telescope (cuatro acres son unas dos hectáreas).

La mayor parte de la construcción y la puesta en funcionamiento estuvo a cargo de la chica irlandesa que vemos en la foto. Se llama Jocelyn Bell, y estaba haciendo su trabajo de doctorado con Hewish. En julio de 1967 terminó de construirlo, lo puso a andar, lo calibró y empezó a medir. A medir quasars, que para eso lo habían construido, y que eran la especialidad de Cambridge. Un día de verano registró algo raro, viniendo de un pedacito de cielo en la constelación de Vulpecula.

Pasaron meses, y el 28 de noviembre (esta semana se cumplen 56 años) la midió de nuevo. "The weather was very cold", dice en la página 222 de su tesis.

Cambiando la velocidad del registro (que se hacía con una lapicera sobre papel, en ese entonces) notó que era una señal repetitiva, un pulso cada 1.34 segundos, con enorme exactitud. 

Los radiotelescopios, por supuesto, son muy susceptibles a detectar señales espurias de origen artificial, porque muchos aparatos y máquinas producen ondas de radio. Pero rápidamente Bell pudo descartar un origen terrestre o astronáutico de su anomalía, ubicándola a por lo menos 200 años luz. Como parecía artificial, de manera preliminar la designó LGM-1, little green men one (en el registro dice CP 1919, por Cambridge Pulsar RA 19h 19', pero en la tesis cuenta lo de LGM). De todos modos en el trabajo que publicaron en seguida (salió en febrero de 1968), ya conjetura que seguramente se trata de una estrella de neutrones, y arriesga que está pulsando radialmente (hoy sabemos que están girando). Antes de fin de año había encontrado otra. Y el 7 de enero, primer día después de las vacaciones de invierno, encontró dos más. El sueño de cualquier estudiante de doctorado: descubrir un nuevo fenómeno de la naturaleza. Good for her.

En 1974 Hewish y Ryle recibieron el Premio Nobel en Física por el descubrimiento de los pulsars. Fue un escándalo. ¿Por qué no habían incluido a Bell? Fred Hoyle, respetadísimo y controversial astrofísico de Cambridge fue uno de los que más se indignaron. Empezaron a llamarlo "el premio No-Bell". Ella siempre dijo que fue porque era estudiante, no porque fuese mujer. Mmmmnosé.

De todos modos, Bell recibió muchísimos otros reconocimieentos, tanto académicos como del Estado. Y en 2018 le dieron el premio Breakthrough, de 3 millones de dólares, que donó integramente para fomentar la participación en la ciencia de las minorías menos representadas. ¡Bravo!