Investigadores han detectado señales de radio inesperadamente brillantes provenientes del sistema binario Be/Rayos X A0538-66, una fuente peculiar dentro de la Gran Nube de Magallanes. Liderados por Justine Crook-Mansour, Rob Fender y Alex Andersson del departamento de Astrofísica de la Universidad de Oxford, junto con Hao Qiu del Observatorio SKA y un equipo internacional de colaboradores, este descubrimiento desafía la comprensión actual de la emisión de radio de las binarias de rayos X con estrellas de neutrones. Las observaciones del equipo, utilizando el Australian Square Kilometre Array Pathfinder y el telescopio MeerKAT, revelan que A0538-66 se encuentra entre los sistemas más radio-luminosos conocidos, exhibiendo emisiones moduladas que alcanzan los mJy. Este hallazgo es significativo ya que ofrece una nueva vía para investigar la física de la acreción y la formación de chorros en estos entornos extremos, con el potencial de desbloquear pistas sobre el comportamiento de la materia bajo intensas fuerzas gravitacionales.
Relación Compleja entre Luminosidad de Radio y Dependencia Orbital en la Binaria Be/Rayos X A0538-66
Científicos han descubierto emisión de radio del sistema binario Be/Rayos X A0538-66, ubicado en la Gran Nube de Magallanes, y posteriormente llevaron a cabo una campaña de monitoreo semanal utilizando el telescopio de radio MeerKAT. A0538-66 alberga una estrella de neutrones con un período de rotación notablemente corto de aproximadamente 69 milisegundos dentro de una órbita altamente excéntrica de 16.6 días. Este sistema binario es particularmente interesante debido a sus episodios infrecuentes de acreción super-Eddington, rápidos destellos ópticos y de rayos X, y otras características inusuales entre las binarias de rayos X de alta masa. Los datos de MeerKAT del equipo revelan que A0538-66 es una de las binarias de rayos X con estrellas de neutrones más radio-luminosas observadas hasta la fecha, alcanzando una intensidad de aproximadamente 3 × 1022 erg s−1Hz−1.
Los experimentos muestran que la emisión de radio de A0538-66 exhibe modulación orbital, lo que sugiere una conexión con los parámetros orbitales de la binaria. Los investigadores investigaron varios mecanismos potenciales responsables de esta emisión de radio, considerando cuidadosamente las propiedades únicas del sistema. El estudio establece a A0538-66 como un ejemplo clave para la comparación con otros sistemas similares, permitiendo una comprensión más amplia de los procesos de emisión de radio en las binarias de rayos X con estrellas de neutrones.
Este descubrimiento se basa en observaciones previas de la fuente, que revelaron brotes de rayos X que exceden el límite de Eddington isotrópico para una estrella de neutrones, aproximadamente 1038 erg s−1. La investigación demuestra que A0538-66 experimenta brotes de rayos X con luminosidades que abarcan cinco órdenes de magnitud, destacando su naturaleza dinámica.
Las observaciones en 2018 y 2025 revelaron luminosidades super-Eddington, alcanzando un máximo de aproximadamente 4 × 1038 erg s−1 y 1.5 × 1039 erg s−1 respectivamente, acompañadas de rápidos destellos de rayos X. La detección de pulsaciones de rayos X a 69 milisegundos, aunque esporádicas, distingue aún más a A0538-66 como la estrella de neutrones alimentada por acreción de rotación más rápida en una binaria de rayos X de alta masa. Los datos de MeerKAT revelaron que A0538-66 es una de las binarias de rayos X con estrellas de neutrones más radio-luminosas observadas, alcanzando una densidad de flujo máxima de 1.28GHz.
Los investigadores extrajeron densidades de flujo de Stokes V y polarización lineal, utilizando fotometría de apertura forzada con forma de haz fijada en la posición de Stokes I para cuantificar la señal de radio. Para determinar la polarización circular, el equipo derivó un intervalo de confianza de 3σ de −0.5%. Abordando la posible despolarización de ancho de banda, el estudio reimagenó los datos con 1024 canales de frecuencia y realizó una síntesis de medida de rotación (RM) utilizando RM-tools (Brentjens & de Bruyn 2005; Purcell et al 2020), asegurando la precisión para |RM| ≲104 rad m−2.
La función de dispersión de Faraday resultante mostró un pico marginal en RM ≈1600 rad m−2 con una significancia de 2.3σ, aunque se consideró probablemente espurio. Se produjo una imagen profunda de ∼8.5 horas con un ruido cuadrático medio de σrms∼10 μJy beam−1, pero no se detectó un remanente de supernova natal, consistente con la asociación de la fuente con el cúmulo abierto LMC NGC 2034 y una edad estimada ≳106 años.
Se obtuvieron observaciones cuasi-simultáneas de 0.2, 10 keV con el Telescopio de Rayos X del Observatorio Neil Gehrels Swift, utilizando SWIFTTOOLS para extraer espectros y XSPEC (Arnaud 1996) para el ajuste espectral con estadísticas de Cash. Los flujos de 1, 10 keV no absorbidos se calcularon adoptando tbabs(pegpwrlw) para espectros de baja cuenta y tbabs(pegpwrlw+pegpwrlw) para espectros de alta cuenta, fijando la densidad de columna en la línea de visión NH en 8 × 1020cm−2. Ubicada en la Gran Nube de Magallanes, A0538-66 alberga una estrella de neutrones que gira con un período de aproximadamente 69 milisegundos en una órbita altamente excéntrica de 16.6 días.
El equipo de investigación midió una luminosidad de radio que alcanza aproximadamente 3 × 1022 erg s−1Hz−1, estableciéndola como una de las binarias de rayos X con estrellas de neutrones más radio-luminosas observadas hasta la fecha. Los experimentos revelaron que la emisión de radio de A0538-66 exhibe modulación orbital, lo que sugiere una conexión entre la señal de radio y los parámetros orbitales del sistema binario.
El equipo registró datos que indican que la fuente experimentó brotes de rayos X con luminosidades que abarcan cinco órdenes de magnitud, y ocasionalmente exceden el límite de Eddington isotrópico para una estrella de neutrones, que ronda los 1038 erg s−1. Las observaciones durante un brote de 2018 mostraron una luminosidad máxima de 0.2, 10 keV de aproximadamente 4 × 1038 erg s−1, mientras que un brote de 2025 alcanzó aproximadamente 1.5 × 1039 erg s−1 en luminosidad de 0.2, 12 keV.
Los resultados demuestran que A0538-66 exhibe pulsaciones de rayos X a aproximadamente 69 milisegundos, una característica observada esporádicamente durante brotes super-Eddington y a luminosidades más bajas de alrededor de 8 × 1036 erg s−1. Las pruebas demuestran que la emisión óptica del sistema también está modulada orbitalmente, con perfiles de doble pico cerca del periastro que respaldan una desalineación entre el plano del disco y la línea de visión del observador. Este sistema de estrellas de neutrones, caracterizado por un período de rotación corto y una órbita altamente excéntrica, es conocido por sus episodios de acreción inusuales y rápidos destellos.
Los datos de MeerKAT revelaron que A0538-66 es una de las binarias de rayos X con estrellas de neutrones más radio-luminosas observadas, alcanzando una densidad de flujo máxima de aproximadamente 9 mJy. Los investigadores también encontraron evidencia tentativa que sugiere que la emisión de radio puede estar modulada por la órbita del sistema. Este descubrimiento amplía la comprensión de las binarias de rayos X de alta masa y sus mecanismos de emisión de radio.
A0538-66 ocupa una posición única en la relación de luminosidad entre la emisión de radio y rayos X, situándose entre las binarias de rayos gamma conocidas y otros sistemas de estrellas de neutrones inusuales. Los autores reconocen las limitaciones de los datos actuales, específicamente la necesidad de observaciones multi-longitud de onda de mayor cadencia para comprender completamente el origen de la emisión de radio. La investigación futura se centrará en estas observaciones, con el objetivo de desentrañar los procesos que impulsan las señales de radio observadas y caracterizar aún más este peculiar sistema.
