Las maravillas del Universo

“La estrella Swift J1822.3-1606, ubicada a 16.300 años luz de la Tierra, en la constelación de Sagitario, tiene aproximadamente una vida de 550.000 años, un objeto relativamente joven del universo cósmico.

Un proyecto liderado por la investigadora del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) Nanda Rea, ha descubierto el segundo magnetar anómalo del universo. Los magnetares, estrellas de neutrones con una masa un poco mayor que la del Sol, son capaces de contenerla comprimida en un radio de aproximadamente 10 kilómetros, mientras que el Sol requiere de 696 000 kilómetros. El trabajo, realizado desde el Instituto de Ciencias del Espacio, centro mixto del CSIC y el Instituto de Estudios Espaciales de Catalunya, aparece en el último número de Astrophysical Journal.”

Los astrónomos encontraron una clase extraña y enigmática de estrellas de neutrones, cuyo campo magnético es billones de veces más potente que el de nuestro Sol, es decir, que el de una estrella mediana, y, no digamos, el de la Tierra. Tan intenso es el campo magnético que genera una de estas estrellas que, podría borrar una tarjeta de crédito desde 160.000 kilómetros de distancia. Le pusieron de nombre magnetares (estrellas magnéticas).

Estas particulares estrellas de neutrones, desafían cualquier explicación física desde que la primera de ellas fue descubierta en 1982. Los nuevos datos sobre sus características los han proporcionado desde el Observatorio Rossi X-ray Timing Explorer, de la NASA.

Observatorio Rossi X-ray Timing Explorer

Son muchos años ya los que llevan los Astrónomos sospechando que las AXP eran magnetares, pero carecían de las pruebas definitivas. El satélite Rossi, por fin, la consiguió al sorprender a una de ellas en pleno estallido, como lo haría una magnetar.

Después de 16 años en el espacio el satélite Rossi X-ray Timing Explorer (RXTE) de NASA realizó su última observación. El satélite proporcionó imágenes sin precedentes sobre los ambientes extremos alrededor de enanas blancas, estrellas de neutrones y agujeros negros. RXTE envió los datos de su última observación científica a tierra teniendo más que merecido el descanso.

La capacidad de cronometrado de RXTE fue crucial para registrar los cambios rápidos en rayos X asociados con las estrellas de neutrones, también conocidas como púlsares. Una estrella de neutrones es lo más cercano a un agujero negro que los astrónomos pueden observar directamente, concentrando medio millón de veces más masa que la de la Tierra en una esfera no mayor que una ciudad. Esta materia está tan comprimida que incluso una cuchara de café pesa tanto como el Everest. Las estrellas de neutrones pueden girar cientos de veces por segundo, y, una especie de esa familia es, precisamente los magnetares.

“Una estrella de neutrones típica tiene una masa entre 1,35 y 2,1 masas solares,​ con un radio correspondiente aproximado de 12 km.  En cambio, el radio del Sol es de unas 60 000 veces esa cifra. Las estrellas de neutrones tienen densidades totales de 3,7×10¹⁷ a 5,9×10¹⁷ kg/m³ (de 2,6×10¹⁴ a 4,1×10¹⁴ veces la densidad del Sol), comparable con la densidad aproximada de un núcleo atómico de 3×10¹⁷ kg/m³.⁵​ La densidad de una estrella de neutrones varía desde menos de 1×10⁹ kg/m³ en la corteza, aumentando con la profundidad a más de 6×10¹⁷ u 8×10¹⁷ kg/m³ aún más adentro (más denso que un núcleo atómico).​ Esta densidad equivale aproximadamente a la masa de un Boeing 747 comprimido en el tamaño de un pequeño grano de arena.”

Sabemos que una estrella de Neutrones es una esfera ultra-densa que tiene aproximadamente unos 16 km de diámetro. Es, como sabéis, el núcleo de una estrella colapsada que en su día pudo ser mucho más masiva que nuestro Sol y que explotó en forma de supernova. Las hay que emiten pulsos continuos de radiación X, al girar, que son la variedad a las que llamamos púlsares.

Los físicos recelan de los detalles que no terminan de encajar. No pueden ignorarlos por pequeños que sean. Les hacen temer la existencia de algún error fundamental en sus modelos y teorías. Por eso tras más de tres decenios de incertidumbre, los expertos en estrellas de neutrones respiran un poco más tranquilos gracias al estudio publicado en The Astrophysical Journal por el español Manu Linares desde el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT).

El misterio que entramaban las estrellas de neutrones era el siguiente: desde los años 70 los astrofísicos las han estado estudiando a partir de las explosiones que se producen en sus capas externas. Pero las estrellas de neutrones no explotaban como ellos pensaban que debían hacerlo. Hasta que por fin Terzan 5, la que ha estudiado Linares, les ha dado una alegría.

Ilustración artística de una estrella de neutrones y su disco de acreción. Crédito: NASA/Dana Berry.

Bombas de energía

Las estrellas de neutrones son el objeto observable más denso que existe en el universo. Son masas parecidas a nuestro Sol pero comprimidas en un radio de 8 a 15 kilómetros. En su interior la fuerza de la gravedad es billones de veces mayor a la terrestre. La descomunal presión compacta los átomos hasta que protones y electrones se funden formando neutrones. La temperatura y densidad son tan extremas que estos neutrones podrían llegar a romperse y dejar libres sus quarks.

A los astrofísicos les interesan sobremanera porque sus condiciones no existen en ningún otro lugar del universo observable. “Es como un laboratorio natural que nos permite investigar las leyes de la física en un rango de energías, densidades y campos magnéticos inalcanzables en la Tierra”, explica Manu Linares a SINC.

Escenas así son corrientes en el Universo. Algunas estrellas de neutrones son tan densas que atraen la masa de las estrellas cercanas y llegan a tener una potencia magnética tan grande que eyectan intensos e inmensos rayos Gamma y X al espacio interestelar que son detectados por nuestros ingenios que observan este tipo de sucesos. Es tal su intensidad que superan más de mil veces los campos magnéticos de una estrella de neutrones corriente.

                          Intensa emisión de rayos Gamma al espacio

Claro que pueden llegar a estallar en el proceso, toda vez que coger nasa de objetos circundantes con el campo magnético que ya poseen y que, al inyectarle nuevo material también se agranda y pone la estabilidad de la estrella en un equilibrio difícil de mantener. Hasta hace muy poco no se sabía que esta clase de estrellas, los AXP, también podrían sufrir estallidos.

Fue el Rossi, precisamente, el que detectó el estallido en la estrella AXP 1E 1048-5937. Posteriores investigaciones indicaron que tiene un campo magnético  de aproximadamente 10^{^} 15 Gauss.

En el verano de 1967 Anthony Hewish y sus colaboradores de la Universidad de Cambridge detectaron, por accidente, emisiones de radio en los cielos que en nada se parecían a las que se habían detectado hasta entonces. Llegaban en impulsos muy regulares a intervalos de sólo 1 1/3 segundos. Para ser exactos, a intervalos de 1,33730109 segundos. La fuente emisora recibió el nombre de “estrella pulsante” o “pulsar”.

   Esta es la imagen que de un púlsar tenemos pero… En general, las estrellas de neutrones pueden ser de variado rango o clase y hasta donde conocemos: De Neutrones, Púlsares y Magnetares cada una de ellas con sus extrañas y específicas cualidades que, al no llegar a comprenderlas… del todo, nos maravillan.

                                                     Son como faros cósmicos

Se cree que los púlsares reciclados son púlsares ordinarios que han perdido energía y se han debilitado, y que luego se han puesto a girar de nuevo por acreción del gas de la estrella compañera. Existe una alta proporción de púlsares reciclados en los núcleos de los cúmulos globulares, donde la alta densidad de estrellas hace más probable la captura de una vieja estrella de neutrones en un sistema binario. Los primeros púlsares reciclados en ser descubiertos tenían  períodos de pulsos muy cortos y se conocen como “púlsares de milisegundo”, aunque más tarde se descubrieron otros con períodos mucho más largo.

Para poder llegar a estrella de neutrones, la estrella original que implosiona es más masiva que nuestro Sol. La estrella de Neutrones es muy densa, tan densa como el núcleo de un átomo y, cuando colapsa se convierte en un púlsar giratorio que es el resultado de una explosión de supernova como la presenciada en 1054.

De todas las maneras y aunque han sido descubierto y, sin duda alguna existen, aún tenemos mucho que aprender de los magnetares que, son los objetos más extraños de la familia de las estrellas de neutrones.

emilio silvera

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