3. Pulsares: ¿pulsan realmente?
Los pulsares emiten radiación electromagnética (luz) principalmente desde sus polos magnéticos. Cualquier otra radiación proveniente de otras regiones de la superficie es mucho menor y en la mayoría de los casos imposible de detectar. La existencia de polos magnéticos depende directamente cómo es la geometría del campo magnético, que se asume es dipolar. Si bien esta es una aproximación, las observaciones tienden a concordar con ella. Por lo demás, sabemos que las configuraciones magnéticas de la Tierra y el Sol se aproximan bastante bien a un dipolo, por lo que no resulta demasiado extraño asumir lo mismo para un pulsar.
Los polos magnéticos se definen como los dos lugares sobre la superficie del pulsar en los cuales las líneas de campo magnético convergen y cruzan la superficie casi perpendicularmente. Sobre los polos se desarrollan una serie procesos físicos no termales que de alguna manera (que aún no comprendemos por completo) son capaces de generar radiación electromagnética muy colimada y brillante.
Este delgado haz de luz emerge hacia el espacio en dirección paralela al eje magnético. Debido a que el eje magnético no está necesariamente alineado con el eje de rotación, el haz de luz barre el espacio tal cual la luz de un faro barre la superficie del mar. En nuestro planeta los polos magnéticos están desplazados alrededor de 7º de los polos geográficos. En un pulsar es parecido, pero el desplazamiento o desalineación puede llegar a ser mucho mayor. Si estamos en la dirección correcta respecto del pulsar, el haz de luz cruzará nuestra línea de visión una vez por cada giro.
Animación digital de un pulsar rotando. Se muestra un haz de luz saliendo desde cada polo magnético y las líneas de campo magnético. Hacia la mitad del video, el punto de observación cambia. Esto demuestra cómo el haz de luz ilumina solamente a observadores que estén ubicados en el cono que proyecta el haz de radiación al girar [NASA].
Animaciones de un pulsar rotando. Se muestran el eje de rotación (vertical) y una línea que representa el ecuador de la estrella. Izquierda: los polos magnéticos son representados mediante dos pequeños círculos. Centro: Se añaden los haces de radiación que emergen paralelos al eje magnético. Derecha: se añade un set de líneas de campo magnético. [F. Gutzwiller].
Pareciera entonces que los pulsares emiten pulsos de luz (de ahí su nombre: pulsating radio source). Sin embargo, entendamos que la emisión no es pulsada: los pulsares no emiten pulsos de luz, sino que emiten luz constantemente. Lo que ocurre es que el haz de luz es muy delgado y nos alcanza solamente una vez por rotación. Solo en muy pocos casos los haces de luz de ambos polos cruzan nuestra línea de visión (la posibilidad aumenta si los ejes magnético y rotatorio son casi ortogonales). Lo más común es que solo vemos uno de ellos, como en la animación.
Gracias a este efecto es posible conocer el periodo de rotación de cada pulsar. Y resulta que los pulsares pueden rotar muy rápido, con periodos que van desde aproximadamente 0.001 s a alrededor de 20 s. El más rápido que conocemos da 716.4 vueltas por segundo.
Existen técnicas (como Pulsar timing) que permiten modelar la rotación de un pulsar y predecir la llegada de cada pulso al observatorio con gran precisión. En general la incerteza de estas predicciones varía entre 0.1 – 10 us, lo que ha permitido no solamente estudiar las propiedades de los pulsares en detalle (por ejemplo: Glitches) sino también usar pulsares como relojes cósmicos. Tal uso se traduce en que podemos obtener información muy precisa respecto del espacio tiempo, tanto alrededor del pulsar como entre el pulsar y nosotros. El uso de pulsares como estándares de tiempo ha permitido, por ejemplo, comprobar la teoría de la relatividad general de Einstein con mucha precisión (aquí hay un ejemplo).