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Los magnetares, una clase inusual de estrellas de neutrones, poseen campos magnéticos que figuran entre los más fuertes del universo.
Una estrella de neutrones es el núcleo muerto de una estrella que previamente estalló como supernova. La densidad de una estrella de neutrones es tan grande que en los átomos de su materia obliga a los electrones a “incrustarse” contra los protones, dando lugar a neutrones. De ahí que a esta clase de objetos se les llame estrellas de neutrones.
Si bien las estrellas de neutrones típicas poseen campos magnéticos billones de veces más fuertes que el de la Tierra, la actividad observada en algunas requiere campos 1.000 veces aún más fuertes. Las estrellas de neutrones de este tipo son los magnetares. Hasta la fecha, se ha confirmado la detección de solo 30 magnetares, en nuestra galaxia o cerca de ella.
En el magnetar Swift J1818.0-1607 (referido de manera abreviada como J1818), unos astrónomos han observado un comportamiento anómalo, nunca antes visto en cuerpo celeste alguno.
Las observaciones las han realizado científicos de la CSIRO (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation) en Australia y del Centro de Excelencia para el Descubrimiento de Ondas Gravitacionales, dependiente del Consejo de Investigación Australiano (ARC, por sus siglas en inglés).
El análisis de las observaciones sugiere que los magnetares tienen campos magnéticos más complejos de lo que se creía y ello puede poner en tela de juicio las teorías más aceptadas sobre cómo nacen y cómo evolucionan con el paso del tiempo.
Recreación artística del raro magnetar Swift J1818.0-1607. (Imagen: Carl Knox, OzGrav)
La mayoría de los magnetares conocidos fueron detectados por telescopios de rayos X a raíz de una ráfaga de alta energía.
Sin embargo, también se ha visto que un puñado de estos magnetares emiten pulsos de radio similares a los de los púlsares.
Un púlsar es una estrella de neutrones que gira sobre sí misma tan deprisa que suele tardar mucho menos de 1 segundo en dar una vuelta completa. El púlsar emite, desde sus polos magnéticos, ondas electromagnéticas. La desalineación de los polos magnéticos con el eje de rotación de la estrella de neutrones hace que los haces de radiación giren de igual modo que los focos de un faro marítimo, enviando pulsos de haces hacia los posibles observadores distantes. El período entre cada pulso se corresponde con la velocidad de rotación de la estrella de neutrones.
El seguimiento de los pulsos de estos magnetares “ruidosos” en la banda de las ondas de radio y de los cambios que experimentan ofrece un modo muy valioso de averiguar cosas sobre su evolución y geometría.
J1818 fue descubierto en marzo de 2020, después de que emitiera una brillante ráfaga de rayos X. Unas rápidas observaciones de seguimiento detectaron pulsos de radio procedentes del magnetar. Curiosamente, la apariencia de los pulsos de radio de J1818 era muy diferente a la de los pulsos de radio de otros magnetares.
La mayoría de los pulsos de radio de los magnetares mantienen un brillo constante en un amplio rango de frecuencias de observación. Sin embargo, los pulsos de J1818 eran mucho más brillantes en las frecuencias bajas que en las altas, algo similar a lo que se observa en los púlsares.
En observaciones realizadas entre mayo y octubre de 2020, los investigadores descubrieron que el magnetar sufrió una breve crisis de identidad: en mayo seguía emitiendo los inusuales pulsos parecidos a los de un púlsar que se habían detectado anteriormente; sin embargo, en junio había empezado a parpadear entre un estado brillante y uno oscuro. Este comportamiento intermitente alcanzó su punto álgido en julio, cuando vieron que alternaba entre la emisión de pulsos de radio similares a los de un púlsar y la emisión propia de un magnetar.
“Este extraño comportamiento no se había visto nunca antes en ningún otro magnetar de radio”, explica Marcus Lower, del equipo de investigación. “Parece que solo fue un fenómeno de corta duración, ya que en nuestra siguiente observación se había asentado permanentemente en este nuevo estado propio del de un magnetar”.
Algunos detalles de las observaciones permiten deducir que el eje magnético de J1818 está muy desalineado respecto de su eje de rotación. El polo magnético emisor de radio parece estar en su hemisferio sur, concretamente justo debajo del ecuador. La mayoría de los otros magnetares tienen campos magnéticos que están alineados con sus ejes de giro o están solo un poco desviados.
A juzgar por algunos detalles del haz de ondas de radio, el 1 de agosto de 2020 entró en acción un polo magnético completamente diferente, situado en el hemisferio norte del magnetar. La ausencia de cambios en la forma del perfil de pulsos del magnetar indica que las mismas líneas de campo magnético que desencadenan los pulsos de radio “normales” deben ser también responsables de los pulsos surgidos desde el otro polo magnético.
Los resultados del estudio sugieren que esto es una prueba de que los pulsos de radio de J1818 se originan en bucles de líneas de campo magnético que conectan dos polos separados por una distancia bastante corta, un poco como lo que sucede en los polos de un imán de herradura. Esto es diferente a lo que ocurre en la mayoría de las estrellas de neutrones ordinarias, que tienen polos norte y sur en lados bien opuestos de la estrella y que están conectados por un campo magnético en forma de dónut o rosquilla.
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