Ilustración que representa un magnetar perdiendo material en el espacio en una eyección que habría provocado que su rotación se desacelerara. El flujo de material cargado eléctricamente desde el objeto (un tipo de estrella de neutrones), puede verse afectado por las fuertes y retorcidas líneas del campo magnético del magnetar (que se muestran en verde. Crédito de la imagen: NASA / JPL-Caltech
Los investigadores utilizaron dos de los telescopios de rayos X de la NASA para observar el comportamiento errático de una estrella muerta mientras emitía una brillante y breve ráfaga de ondas de radio.
¿Cuál es la causa de los estallidos misteriosos de ondas de radio que provienen del espacio profundo? Los astrónomos podrían estar un paso más cerca de resolver esa pregunta. Uno de esos eventos, conocido como ráfaga de radio rápida ((FRB, por sus siglas en inglés), fue observado recientemente por dos telescopios de rayos X de la NASA apenas unos minutos antes y luego de que ocurriera. Los científicos podrán comprender mejor estos fenómenos radioeléctricos extremos gracias a esta perspectiva única.
Las ráfagas de radio rápidas pueden liberar tanta energía como el Sol en un año, aunque solo duren un segundo. Su luz también produce un rayo que parece un láser, lo que lo distingue de las explosiones cósmicas más caóticas.
Debido a que las ráfagas son tan breves, es difícil determinar de dónde provienen. Antes del 2020, los objetos rastreados hasta su origen se originaron fuera de nuestra propia galaxia, demasiado lejos para que los astrónomos pudieran ver qué los creó. Luego, una rápida ráfaga de radio estalló en nuestra galaxia, originado por un objeto extremadamente denso llamado magnetar: los restos del colapso de una estrella que explotó.
El NICER (Neutron Star Interior Composition Explorer) de la NASA ubicado en la Estación Espacial Internacional (ISS) y el NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) en órbita baja terrestre estudiaron en detalle una nueva ráfaga de radio producida por el mismo magnetar, SGR 1935+2154, en octubre de 2022. Antes y después de la rápida explosión de radio, los telescopios observaron el magnetar durante horas, vislumbrando lo que sucedía en la superficie del objeto fuente y en sus alrededores inmediatos. Un nuevo estudio publicado el 14 de febrero en la revista Nature detalla los hallazgos e ilustra cómo los telescopios de la NASA pueden colaborar para observar y monitorear eventos breves en el espacio.
La explosión se produjo entre dos «fallos de giro», cuando el magnetar de repente comenzó a girar más rápido.
Se cree que SGR 1935+2154 tiene un ancho de alrededor de 12 millas (20 kilómetros) y gira alrededor de 3,2 veces por segundo, lo que significa que su superficie se mueve a alrededor de 7.000 mph (11.000 km/h). Se necesitaría mucha energía para acelerarlo o ralentizarlo.
Los autores del estudio se sorprendieron al ver que, entre fallos de giro, el magnetar se desaceleró a menos de su velocidad previa a la falla en solo nueve horas, o aproximadamente 100 veces más rápido de lo que jamás se había visto en un magnetar.
Según Chin-Ping Hu, astrofísico de la Universidad Nacional de Educación de Changhua en Taiwán y autor principal del nuevo estudio, cuando ocurren fallos de giro, el magnetar tarda semanas o meses en volver a su velocidad normal. Es evidente que están ocurriendo cosas con estos objetos en escalas de tiempo mucho más cortas de lo que pensábamos anteriormente, y esto podría estar relacionado con la rapidez con la que se generan las ráfagas de radio.
Procesos de centrifugado.
Los científicos deben tener en cuenta varias variables para comprender de manera precisa cómo los magnetares generan rápidas ráfagas de radio.
Los magnetares, una especie de estrella de neutrones, tienen una densidad tan elevada que una pequeña porción de su material pesaría aproximadamente mil millones de toneladas en la Tierra. La densidad alta también indica una fuerte atracción gravitacional: un caramelo que cayera sobre una estrella de neutrones típica tendría el impacto de una de las primeras bombas atómicas.
La fuerte gravedad significa que la superficie de un magnetar es un lugar volátil que libera luz de mayor energía y ráfagas de rayos X con frecuencia. Antes de la rápida explosión de radio que ocurrió en 2022, el magnetar comenzó a liberar rayos X y rayos gamma, que son longitudes de onda de luz aún más energéticas. Estas fueron observadas a través de la visión periférica de telescopios espaciales de alta energía. Los operadores de la misión se dirigieron directamente al magnetar para estudiarlos con el NICER y NuSTAR debido a este aumento de actividad.
Zorawar Wadiasingh, un científico investigador de College Park y el Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA, dijo: «Todos esos estallidos de rayos X que ocurrieron antes de esta falla habrían tenido, en principio, suficiente energía para crear un estallido de radio rápido, pero no lo hicieron». Por lo tanto, parece que algo cambió durante el período de desaceleración, creando el conjunto adecuado de condiciones».
¿Qué otros cambios podrían haber ocurrido para que SGR 1935+2154 produjera una ráfaga de radio rápida? Un factor podría ser que el exterior de un magnetar es sólido y su interior se aplasta por su alta densidad hasta un estado conocido como superfluido. Los dos pueden desincronizarse de vez en cuando, como el agua chapoteando en una pecera que gira. Cuando esto ocurre, el líquido puede abastecer a la corteza con energía. Los autores del artículo creen que esto es probablemente lo que causó ambos fallos que detuvieron la rápida ráfaga de radio.
Si el fallo inicial provocó una grieta en la superficie del magnetar, podría haber liberado material del interior de la estrella al espacio como una erupción volcánica. La pérdida de masa hace que los objetos que giran se desaceleren, por lo que los investigadores creen que esto podría explicar la rápida desaceleración del magnetar.
Pero al observar sólo uno de estos eventos en tiempo real, el equipo todavía no puede decir con seguridad cuál de estos factores (u otros, como el poderoso campo magnético del magnetar) podría conducir a la producción de una rápida ráfaga de radio. Es posible que algunos no estén relacionados en absoluto con la ráfaga.
George Younes, investigador de Goddard y miembro del equipo científico NICER especializado en magnetares, dijo: «Sin duda hemos observado algo importante para nuestra comprensión de las ráfagas de radio rápidas». Pero creo que aún necesitamos más información para resolver el misterio.
REFERENCIAS
Rapid spin changes around a magnetar fast radio burst. Nature: https://www.nature.com/articles/s41586-023-07012-5.
