Telescopios de la NASA hallan nuevas pistas sobre misteriosas señales del espacio profundo

 

¿Cuál es la causa de los misteriosos estallidos de ondas de radio procedentes del espacio profundo? Los astrónomos podrían estar un paso más cerca de dar una respuesta a esta pregunta. Dos telescopios de rayos X de la NASA han observado recientemente uno de estos fenómenos -conocido como ráfaga rápida de radio- apenas unos minutos antes y después de que se produjera. Esta visión sin precedentes pone a los científicos en el camino de comprender mejor estos fenómenos radioeléctricos extremos.

Aunque sólo duran una fracción de segundo, las ráfagas de radio rápidas pueden liberar tanta energía como el Sol en un año. Además, su luz forma un haz similar al de un láser, lo que las diferencia de otras explosiones cósmicas más caóticas.

Al ser tan breves, a menudo resulta difícil determinar su procedencia. Antes de 2020, las que se habían rastreado hasta su fuente se originaban fuera de nuestra galaxia, demasiado lejos para que los astrónomos pudieran ver qué las creaba. Entonces surgió una ráfaga de radio rápida en la Vía Láctea, originada por un objeto extremadamente denso llamado magnétar, los restos colapsados de una estrella que explotó.

En octubre de 2022, el mismo magnétar -llamado SGR 1935+2154- produjo otra ráfaga rápida de radio, esta vez estudiada en detalle por el NICER (Explorador de Composición Interior de Estrellas de Neutrones) de la NASA en la Estación Espacial Internacional y el NuSTAR (Conjunto de Telescopios Espectroscópicos Nucleares) en la órbita baja de la Tierra.

Los magnetares son estrellas de neutrones jóvenes con un campo magnético ultra-potente, un trillón de veces más poderoso que el de la Tierra. La torsión de las líneas de los campos magnéticos en magnetares ocasiona 'terremotos estrelares' que finalmente llevarán a un intenso estallido de rayos gamma suaves

Los magnetares son estrellas de neutrones jóvenes con un campo magnético ultra-potente, un trillón de veces más poderoso que el de la Tierra. La torsión de las líneas de los campos magnéticos en magnetares ocasiona ‘terremotos estrelares’ que finalmente llevarán a un intenso estallido de rayos gamma suaves. Crédito: ESO / L.Calçada / Wikimedia Commons

Los telescopios observaron el magnétar durante horas, vislumbrando lo que ocurría en la superficie del objeto fuente y en su entorno inmediato, antes y después del rápido estallido de radio. Los resultados, descritos en un nuevo estudio publicado el 14 de febrero en la revista Nature, son un ejemplo de cómo los telescopios de la NASA pueden trabajar juntos para observar y hacer un seguimiento de sucesos de corta duración en el cosmos.

El estallido se produjo entre dos «fallos», cuando el magnétar empezó a girar más rápido de repente. Se calcula que SGR 1935+2154 tiene unas 12 millas (20 kilómetros) de diámetro y gira unas 3,2 veces por segundo, lo que significa que su superficie se mueve a unas 7.000 mph (11.000 kph). Ralentizarlo o acelerarlo requeriría una gran cantidad de energía. Por este motivo, los autores del estudio se sorprendieron al ver que, entre una falla y otra, el magnétar se ralentizaba hasta alcanzar una velocidad inferior a la que tenía antes de la falla en sólo nueve horas, es decir, unas 100 veces más rápido de lo que se había observado nunca en un magnétar.

Normalmente, cuando se producen fallos, el magnétar tarda semanas o meses en recuperar su velocidad normal, explica Chin-Ping Hu, astrofísico de la Universidad Nacional Changhua de Taiwán y autor principal del nuevo estudio. Así que claramente están ocurriendo cosas con estos objetos en escalas de tiempo mucho más cortas de lo que pensábamos, y eso podría estar relacionado con la rapidez con la que se generan las ráfagas de radio.

A la hora de averiguar cómo producen los magnétares las ráfagas de radio rápidas, los científicos tienen que tener en cuenta muchas variables.

Por ejemplo, los magnétares (que son un tipo de estrellas de neutrones) son tan densos que una cucharadita de su material pesaría unos mil millones de toneladas en la Tierra. Una densidad tan alta implica también una fuerte atracción gravitatoria: Un malvavisco que cayera sobre una estrella de neutrones típica impactaría con la fuerza de una de las primeras bombas atómicas.

La fuerte gravedad significa que la superficie de un magnétar es un lugar volátil, que libera regularmente ráfagas de rayos X y luz de alta energía. Antes de la ráfaga de radio rápida que se produjo en 2022, el magnétar comenzó a liberar erupciones de rayos X y rayos gamma (longitudes de onda de luz aún más energéticas) que se observaron en la visión periférica de los telescopios espaciales de alta energía. Este aumento de la actividad llevó a los operadores de la misión a apuntar NICER y NuSTAR directamente hacia el magnétar.

Todos esos estallidos de rayos X que se produjeron antes de este fallo habrían tenido, en principio, energía suficiente para crear un estallido de radio rápido, pero no fue así, explica Zorawar Wadiasingh, coautor del estudio e investigador científico de la Universidad de Maryland, College Park, y del Centro Goddard de Vuelos Espaciales de la NASA. Así que parece que algo cambió durante el período de desaceleración, creando el conjunto adecuado de condiciones.

¿Qué más podría haber ocurrido con SGR 1935+2154 para producir una ráfaga de radio rápida? Un factor podría ser que el exterior de un magnétar es sólido, y la alta densidad aplasta el interior en un estado llamado superfluido. Ocasionalmente, ambos pueden desincronizarse, como el agua que chapotea en una pecera giratoria. Cuando esto ocurre, el fluido puede suministrar energía a la corteza. Los autores del artículo creen que esto es lo que probablemente causó los dos fallos que acompañaron a la ráfaga de radio rápida.

Si el fallo inicial provocó una grieta en la superficie del magnétar, podría haber liberado material del interior de la estrella al espacio, como una erupción volcánica. La pérdida de masa hace que los objetos giratorios se ralenticen, por lo que los investigadores creen que esto podría explicar la rápida desaceleración del magnétar.

Pero al haber observado sólo uno de estos fenómenos en tiempo real, el equipo aún no puede asegurar cuál de estos factores (u otros, como el potente campo magnético del magnétar) podría conducir a la producción de una ráfaga de radio rápida. Algunos podrían no estar relacionados en absoluto con la ráfaga.

Sin duda hemos observado algo importante para nuestra comprensión de las ráfagas rápidas de radio, afirma George Younes, investigador de Goddard y miembro del equipo científico del NICER especializado en magnétares. Pero creo que aún necesitamos muchos más datos para completar el misterio.