Monitoreo intensivo de púlsares del hemisferio sur

• Autores: Zubieta, Ezequiel
• Año de publicación: 2026
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: García, Federico; Palacio, Santiago del
• Materia: Astronomía; púlsares; radioastronomía; observacional
• Institución: Universidad Nacional de La Plata

Los púlsares son objetos compactos que nacen como resultado del colapso del núcleo de estrellas masivas tras llegar al final de su vida y explotar como supernova. Tanto la naturaleza de la materia en su interior como los mecanismos de emisión de su magnetósfera son aún poco comprendidos. Debido a sus densidades extremas, son laboratorios astrofísicos excepcionales para estudiar: - la física de la materia densa, - la dinámica del superfluido interno, - la desconocida ecuación de estado de la materia en las estrellas de neutrones, y - la evolución del campo magnético estelar. Dado que el momento angular se conserva durante el colapso y su radio disminuye drásticamente, los púlsares rotan rápidamente, con periodos del orden de los milisegundos. Esta rotación es extremadamente estable, con una desaceleración constante debido a la emisión de radiación dipolar. Sin embargo, la rotación suele desviarse del modelo de desaceleración constante. Estos fenómenos que alteran la evolución de la rotación se conocen como glitches y ruido rojo. Un glitch es un aumento repentino y permanente de la frecuencia de rotación del púlsar, generalmente acompañado de un aumento en su tasa de frenado. Además, los glitches muchas veces están acompañados de aumentos transitorios en la frecuencia de rotación del púlsar. Estos aumentos transitorios tienen tiempos de decaimiento de entre algunos minutos y varios cientos de días. Asimismo, no todos los glitches presentan aumentos transitorios. Para aquellos que sí los presentan, el número de estas componentes es indeterminado a priori y solo puede caracterizarse empíricamente. Aunque aún se desconoce con exactitud la causa que dispara los glitches, se piensa que los mismos están relacionados al comportamiento de la materia en el interior de las estrellas de neutrones. Por lo tanto, los glitches resultan ser una ventana única para estudiar el comportamiento de la materia bajo densidades extremas. Por otro lado, el ruido rojo es una variación suave y aleatoria alrededor del modelo simple en la rotación de los púlsares, cuya causa es desconocida. La naturaleza de este fenómeno podría tener: - un origen interno, debido al comportamiento de una componente superfluida en el interior de la estrella, o - un origen externo, como producto de alteraciones en la magnetósfera que darían lugar a cambios en el torque ejercido sobre la estrella. Por lo tanto, estudiar en detalle este tipo de fenómenos es esencial para obtener más información tanto del interior de la estrella como sobre su magnetósfera. Con el objetivo de detectar y estudiar en detalle glitches y el ruido rojo observados en una serie de púlsares, y buscar así posibles conexiones entre estos fenómenos y la magnetósfera exterior, en esta Tesis se presentan resultados obtenidos a partir de la observación y monitoreo de púlsares en la banda de radio, durante casi 5 años, haciendo uso de las antenas Varsavsky y Bajaja del Instituto Argentino de Radioastronomía (IAR). Asimismo, se presentan también resultados obtenidos utilizando datos de púlsares recolectados en la banda de los rayos X, con los observatorios RXTE y NICER. Los principales aportes de esta tesis son: - Detección y caracterización de glitches en múltiples púlsares observados en el IAR: J0742–2822 y dos glitches gigantes del púlsar de Vela (PSR J0835–4510) ocurridos en 2021 y 2024, además de varios glitches pequeños en PSR J1048–5832, Vela y PSR J1731–4744. - Estudio de la posible conexión entre dinámica interna y magnetósfera, mediante la aplicación de técnicas de aprendizaje automático al análisis de pulsos individuales del púlsar de Vela antes y después de los glitches de 2021 y 2024, sin encontrarse variaciones magnetosféricas significativas asociadas a dichos eventos. Asimismo, se detectaron cambios en la radiación de PSR J0742–2822 tras su glitch de 2022, lo que sugiere una posible vinculación entre procesos internos y magnetósfera. - Desarrollo de un código para la detección de irregularidades rotacionales de pequeña amplitud y glitches pequeños, que permitió identificar variaciones discretas en el comportamiento rotacional de varios púlsares. Implementación de un método sistemático para detectar componentes transitorias en los glitches de PSR J0537–6910, mediante el análisis de observaciones de RXTE y NICER. Este estudio reveló comportamiento transitorio en 12 de los 66 glitches analizados, mientras que previamente solo se había documentado un caso. - Caracterización de la emisión pulsada en rayos X del púlsar de Vela, utilizando efemérides en radio de alta cadencia obtenidas en el IAR para el análisis de observaciones de NICER. Se realizó espectroscopía definida en fase, identificando y caracterizando las regiones calientes de la superficie estelar responsables del perfil observado. En conjunto, esta Tesis aporta evidencia observacional clave para comprender la dinámica rotacional de los púlsares y su conexión con los procesos físicos internos y magnetosféricos, contribuyendo a esclarecer la naturaleza de uno de los objetos más incomprendidos en la astrofísica. Los resultados de esta Tesis consolidan al IAR como un observatorio de referencia en el monitoreo de púlsares, destacando la importancia de las observaciones de alta cadencia para la detección de glitches pequeños y de componentes transitorias de corta duración. Las efemérides obtenidas, además, están siendo utilizadas en experimentos de búsqueda de ondas gravitacionales continuas y asociadas a glitches. El refinamiento de las efemérides y el aumento en las capacidades técnicas y científicas del IAR también lo posicionan como potencial observatorio complementario para la detección de ondas gravitacionales de largo periodo.
Doctor en Astronomía
Universidad Nacional de La Plata
Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas