Geminga: un altre nom del desconegut

1987/02/01 Arregi Bengoa, Jesus Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Astronomia

Una vegada més ens ocuparem d'alguns fenòmens relacionats amb el nostre Sistema Solar. Amb major precisió, descrivim l'estat actual de coneixement de dos fenòmens que els científics han tractat de relacionar en els últims anys. Com veurem, fins al moment no s'han trobat proves concloents d'aquesta relació, i les recerques estan a l'espera de noves dades que haurien de recollir-se. No obstant això, el debat no perd interès, tant per la importància dels temes als quals es refereix (el cas de les ones de gravetat que prediu la teoria general de la relativitat), com pel fet que és representatiu de com avança la ciència en els camps de l'astronomia i l'astrofísica.

Per a respectar la cronologia del descobriment dels fenòmens, parlarem en primer lloc de la font de raigs descoberta pel satèl·lit estatunidenc SAS-2 en 1972. Desgraciadament, el SAS-2 no va enviar més que informació de l'existència d'aquesta font, sobre la causa de l'avaria que va sofrir a les vuit hores de la seva posada en òrbita al voltant de la Terra.

Els científics no van tenir més informació fins que els europeus van enviar el satèl·lit COS-B en 1975. L'escassetat d'aquesta mena d'emissors no és sorprenent, ja que en ser raigs de gran energia, el seu origen requereix processos especials. Dos de les fonts oposades, anteriorment conegudes i catalogades com a pols. El tercer era el mateix que es va donar a conèixer el SAS-2 tres anys abans.

En aquesta ocasió l'equip d'investigadors que analitzava les dades que enviava el satèl·lit COS-B es va encarregar de batejar el nou objecte. Els astrònoms milanesos van proposar Geminga (contracció de Bessons i de la gamma), perquè el significat d'aquesta paraula no és res en el seu dialecte. La raó d'aquesta condemna radica en la falta d'altres dades de la seva personalitat: encara que la seva posició no estava ben limitada, no era possible identificar-la amb emissions de llum visible o d'una altra banda de l'espectre.

COS-B va estar rebent informació durant gairebé set anys, durant els quals Geminga només va emetre els feixos dels raigs esmentats en 5 períodes mensuals, almenys en la direcció de la Terra. L'escassetat de dades no permet grans possibilitats d'estudi, però s'han realitzat intents de localitzar un període del senyal, analitzant les ones recollides mitjançant la transformació de Fourier. Les conclusions d'aquestes anàlisis donen un període de 160 min al senyal de Geminga. Aquest valor és exactament la novena part del període de revolució de la Terra, i alguns científics van pensar que per aquesta coincidència el fenomen podia ser conseqüència de la rotació de la Terra.

El següent pas va ser aclarir aquests últims dubtes. Els diferents treballs realitzats sobre aquest tema ofereixen entre un 80 i un 99% de probabilitats a favor que el senyal sigui generat en Geminga. Però al costat d'aquests hi havia un altre problema important i inexplicable: a quina distància es troba Geminga?. Aquest detall va començar a resoldre's en la primavera de 1981, quan el satèl·lit Einstein, llançat per a estudiar les fonts de raigs X, va trobar un nou emissor d'aquesta mena de raigs. Geminga va ser observada en el centre de la comarca.

Aquesta ampliació també es va avariar en breu, però la informació remesa va donar dues conseqüències: la primera era la posició del nostre astre (195.1° de longitud i 4, 2° de latitud amb un error de 3'en cada dimensió) i la segona el límit màxim de distància. Aquest límit es va determinar tenint en compte la falta de vulnerabilitat observada en els raigs X rebuts pel satèl·lit. Encara que la densitat de la pols interestel·lar és molt baixa, la radiació sempre suporta una petita absorció, però com hem dit abans, els científics no van trobar aquest defecte en les emissions de Geminga i l'única raó és la proximitat. Per tant, la distància màxima es va fixar en 300 o 325 anys llum.

Quan es va conèixer aquesta dada, diversos científics van especular amb la hipòtesi que Geminga podia ser l'estrella amiga del Sol (sobre aquest problema ens van ocupar en el número 2 de la revista). No obstant això, les dades obtingudes en 1983 van negar aquesta possibilitat. Enguany es va trobar una estrella de magnitud 21,2 que es trobava en la primera posició de Geminga. Posteriorment, el satèl·lit europeu Exosat va intentar novament estudiar els raigs X i va confirmar una absorció que no es trobava en altres ocasions a freqüències una mica inferiors a les estudiades pel satèl·lit Einstein.

Aquesta segona observació ens porta a suposar que Geminga es troba en les proximitats de la distància màxima, mentre que la primera ens situa davant dos efectes adversos. D'una banda, les observacions realitzades amb telescopi van permetre mesurar el paralaje de l'astre. Com això era inferior a 0,2', la distància mínima de Geminga es va fixar en uns 16 anys llum, confirmant algunes línies el que s'ha dit més amunt. D'altra banda, segons el color de la llum, l'estrella seria del tipus espectral K i tenint en compte les particularitats d'una estrella típica d'aquest grup, Geminga hauria d'estar a uns 48.000 anys llum per a veure-la com es veu.

Fins ara hem tractat de descriure el primer fenomen. Analitzarem el que s'ha volgut relacionar amb això.

Aquest segon fenomen es va publicar en 1976, generant debats molt intensos en la comunitat científica. La reacció no és d'estranyar, el fenomen és realment cridaner. El Sol sofreix oscil·lacions mecàniques, és a dir, la seva superfície puja i baixa periòdicament, i el seu període és de 160 min (!) és. Com descartar la temptació de relacionar tots dos fenòmens?. Com hem dit, va ser un debat molt dur entre els defensors del que el fenomen era real i el que era conseqüència del gir de la Terra.

Els diferents grups es van esforçar a realitzar els mesuraments arribant a la mateixa conclusió. L'última prova la va aconseguir un grup de francesos, que van acudir al Pol Sud i van realitzar mesuraments les 24 hores del dia a l'estiu. El seu període d'obtenció va ser de 160,01 min i tenint en compte el moviment de la Terra respecte al Sol, l'efecte Philieas Fogg ens porta a una vibració menor. Tenint en compte aquesta correcció, el període és igual al de Geming. L'amplitud de l'oscil·lació és de 1584 m.

La relació entre tots dos fenòmens es trobaria en les ones de gravetat que Geminga generaria simultàniament a l'emissió de raigs.

Quan un cos està en repòs, no produeix ones de gravetat, ni tan sols si té un moviment de gir buit. El gir ha de tenir altres moviments secundaris com la precesión o ser un sistema binari. A més, les masses que es mouen han de ser molt grans (a nivell de les masses de les estrelles) i la seva velocitat. Tenint en compte aquestes condicions, s'han considerat polseres aquells astres detectables que poden generar ones de gravetat. Els impulsos són conseqüència del col·lapse gravitatori que sofreixen algunes estrelles al final de la seva vida.

El col·lapse fa que la massa de tota l'estrella s'acumuli a una dècima o un altre quilòmetre a una velocitat molt ràpida (centenars revolucions per segon), depenent de la conservació del moment angular. Per tant, els astrofísics han considerat l'opció de Geminga com un pols amb moviment de precesión o un sistema format per dos pulsores. D'aquesta manera, la vibració del Sol es deuria a l'acció de les ones de gravetat generades en Geminga.

A pesar que fins al moment no s'ha trobat millor hipòtesi, aquesta també té alguns punts foscos. Un és el lloc de manifest pels investigadors de l'Observatori de Meudon. Aquest grup va calcular suposant que Geminga era una parella de polsos. Segons els resultats obtinguts, la massa de la parella hauria de ser del Sol 1000 vegades i estar al voltant de l'òrbita de Plutó. Repassant l'anteriorment dit, és evident que Geminga no està a aquesta distància. Un altre problema és que des que es coneix el període de vibració del Sol no s'ha modificat cap.

Totes les emissions d'energia de les polseres es realitzen a costa de l'energia dels seus moviments. Això significa que el gir dels polsos ha de ser cada vegada més lent, la qual cosa provocaria un canvi en el període d'emissió. En concret, en el cas de les ones de gravetat, el canvi de període hauria donat la mateixa resposta a les vibracions del Sol, però com hem dit no s'ha vist. Finalment, i això també cal dir-ho, si Geminga és puntejada, seria l'única que no emetria ones de ràdio.

Aquesta és la situació actual de les recerques. Com dèiem al principi, no hi ha proves absolutes de la relació entre tots dos fenòmens, i hi ha els qui diuen que aquesta relació no existeix. Segurament no tindrem resposta per a rebre diferents tipus d'ones fins que els nous satèl·lits es posin en òrbita.