Una “guitarra lanzallamas”, que normalmente sólo se encuentra en bandas de heavy metal o en ciertas películas postapocalípticas, ha sido avistada ahora moviéndose por el espacio. Los astrónomos han capturado películas de este objeto cósmico extremo utilizando el Observatorio de Rayos X Chandra de la NASA y el Telescopio Espacial Hubble.

La nueva película de datos del Chandra (rojo) y Palomar (azul) ayuda a desglosar lo que está sucediendo en la Nebulosa de la Guitarra. Los rayos X del Chandra muestran un filamento de materia energética y partículas de antimateria, de unos dos años luz o casi 20 billones de kilómetros de largo, que se aleja del púlsar (visto como el punto blanco brillante conectado al filamento).

Los astrónomos han apodado a la estructura conectada al púlsar PSR B2224+65 como la “Nebulosa de la Guitarra” debido a su marcada semejanza con el instrumento en la brillante luz del hidrógeno. La forma de la guitarra proviene de burbujas sopladas por partículas expulsadas del púlsar a través de un viento constante. Como el púlsar se mueve desde la esquina inferior derecha hacia la esquina superior izquierda, la mayoría de las burbujas se crearon en el pasado cuando el púlsar se movió a través de un medio con variaciones de densidad.
 

En la punta de la guitarra está el púlsar, una estrella de neutrones que gira rápidamente y que quedó atrás después del colapso de una estrella masiva. Mientras se desplaza a toda velocidad por el espacio, está bombeando un filamento de partículas y rayos X en forma de llama que los astrónomos han capturado con el Chandra.

¿Cómo produce el espacio algo tan extraño? La combinación de dos extremos (rotación rápida y campos magnéticos elevados de los púlsares) conduce a la aceleración de partículas y a una radiación de alta energía que crea partículas de materia y antimateria, como pares de electrones y positrones. En esta situación, el proceso habitual de conversión de masa en energía, determinado famosamente por la ecuación E = mc2 de Albert Einstein, se invierte. Aquí, la energía se convierte en masa para producir las partículas.

Las partículas que giran en espiral a lo largo de las líneas del campo magnético alrededor del púlsar crean los rayos X que detecta el Chandra. A medida que el púlsar y la nebulosa de partículas energéticas que lo rodea han volado por el espacio, han chocado con regiones más densas de gas. Esto permite que las partículas más energéticas escapen de los confines de la Nebulosa de la Guitarra y vuelen hacia la derecha del púlsar, creando el filamento de rayos X. Cuando esas partículas escapan, giran en espiral y fluyen a lo largo de las líneas del campo magnético en el medio interestelar, es decir, el espacio entre las estrellas.

La nueva película muestra el púlsar y el filamento volando hacia la parte superior izquierda de la imagen a través de datos del Chandra tomados en 2000, 2006, 2012 y 2021. La película tiene la misma imagen óptica en cada fotograma, por lo que no muestra cambios en partes de la "guitarra". Una película separada obtenida con datos del Telescopio Espacial Hubble de la NASA (obtenidos en 1994, 2001, 2006 y 2021) muestra el movimiento del púlsar y las estructuras más pequeñas que lo rodean.

Un estudio de estos datos ha llegado a la conclusión de que las variaciones que impulsan la formación de burbujas en la nebulosa de hidrógeno, que forma el contorno de la guitarra, también controlan los cambios en la cantidad de partículas que escapan hacia la derecha del púlsar, lo que provoca un brillo y un desvanecimiento sutiles del filamento de rayos X, como un soplete cósmico disparado desde la punta de la guitarra.

La estructura del filamento enseña a los astrónomos cómo viajan los electrones y positrones a través del medio interestelar. También proporciona un ejemplo de cómo este proceso inyecta electrones y positrones en el medio interestelar.