Descubierto un bebé cósmico, y es brillante.


Esta ilustración muestra líneas de campo magnético que sobresalen de una estrella de neutrones altamente magnética, o una granito denso que queda después de que una estrella se convierte en supernova y explota. Conocidos como magnetares, estos objetos generan explosiones brillantes de luz que podrían ser alimentadas por sus fuertes campos magnéticos.
Créditos: ESA.

Los astrónomos tienden a tener un sentido del tiempo ligeramente diferente que el resto de nosotros. Normalmente estudian eventos que ocurrieron hace millones o miles de millones de años, y objetos que han existido durante tanto tiempo. Eso es en parte por qué la estrella de neutrones recientemente descubierta conocida como Swift J1818.0−1607 es notable: un nuevo estudio en la revista Astrophysical Journal Letters estima que solo tiene unos 240 años, un verdadero recién nacido según los estándares cósmicos.

El Observatorio Neil Gehrels Swift de la NASA descubrió el joven objeto el 12 de marzo, cuando lanzó una explosión masiva de rayos X. Los estudios de seguimiento realizados por el observatorio XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea y el telescopio NuSTAR de la NASA, dirigido por Caltech y administrado por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la agencia, revelaron más características físicas de la estrella de neutrones, incluidas las utilizadas para estimar su edad.

Una estrella de neutrones es una pepita increíblemente densa de material estelar que queda después de que una estrella masiva se convierte en supernova y explota. De hecho, son algunos de los objetos más densos del Universo (solo superados por los agujeros negros): una cucharadita de material de estrellas de neutrones pesaría 4.000 millones de toneladas en la Tierra. Los átomos dentro de una estrella de neutrones se unen tan fuertemente que se comportan de una manera que no se encuentra en ningún otro lugar. Swift J1818.0−1607 empaca dos veces la masa de nuestro Sol en un volumen de más de un billón de veces más pequeño.

Con un campo magnético hasta 1.000 veces más fuerte que una estrella de neutrones típica, y aproximadamente 100 millones de veces más fuerte que los imanes más poderosos hechos por humanos, Swift J1818.0−1607 pertenece a una clase especial de objetos llamados magnetares, que son los objetos más magnéticos en el Universo. Y este, parece ser el magnetar más joven jamás descubierto. Si se confirma su edad, significaría que la luz de la explosión estelar que se formó habría llegado a la Tierra en el momento en que George Washington se convirtió en el primer presidente de los Estados Unidos.

“Este objeto nos muestra un tiempo anterior a la vida de un magnetar que nunca antes habíamos visto, muy poco después de su formación”, dijo Nanda Rea, investigadora del Instituto de Ciencias Espaciales de Barcelona e investigadora principal de las campañas de observación de XMM Newton y NuSTAR (abreviatura de matriz de telescopio espectroscópico nuclear).

Si bien hay más de 3.000 estrellas de neutrones conocidas, los científicos han identificado solo 31 magnetares confirmados, incluida esta entrada más reciente. Debido a que sus propiedades físicas no se pueden recrear en la Tierra, las estrellas de neutrones (incluidos los magnetares) son laboratorios naturales para evaluar nuestra comprensión del mundo físico.

“Quizás si entendemos la historia de formación de estos objetos, comprenderemos por qué hay una diferencia tan grande entre la cantidad de magnetares que hemos encontrado y la cantidad total de estrellas de neutrones conocidas”, dijo Rea.

Swift J1818.0−1607 se encuentra en la constelación de Sagitario y está relativamente cerca de la Tierra, a solo unos 16.000 años luz de distancia. (Debido a que la luz tarda en recorrer estas distancias cósmicas, estamos viendo la luz que emitió la estrella de neutrones hace unos 16.000 años, cuando tenía aproximadamente 240 años.) Muchos modelos científicos sugieren que las propiedades físicas y el comportamiento de los magnetares cambian a medida que envejecen y que los magnetares pueden ser más activos cuando son más jóvenes. Por lo tanto, encontrar una muestra más joven de esta forma ayudará a refinar esos modelos.

Yendo a los extremos

Aunque las estrellas de neutrones solo tienen entre 15 y 30 kilómetros de ancho, pueden emitir enormes ráfagas de luz a la par de los de objetos mucho más grandes. Los magnetares, en particular, se han relacionado con erupciones poderosas lo suficientemente brillantes como para ser vistas en todo el Universo. Teniendo en cuenta las características físicas extremas de los magnetares, los científicos piensan que hay múltiples formas en que pueden generar enormes cantidades de energía.

La misión Swift vio a Swift J1818.0−1607 cuando comenzó a estallar. En esta fase, su emisión de rayos X se volvió al menos 10 veces más brillante de lo normal. Los eventos de explosión varían en sus características, pero generalmente comienzan con un aumento repentino en el brillo en el transcurso de días o semanas, seguido de una disminución gradual durante meses o años a medida que el magnetar vuelve a su brillo normal.

Es por eso que los astrónomos tienen que actuar rápido si quieren observar el período de actividad máxima de uno de estos eventos. La misión Swift alertó a la comunidad mundial de astronomía sobre el evento, y XMM-Newton (que cuenta con la participación de la NASA) y NuSTAR realizaron rápidos estudios de seguimiento.

Además de los rayos X, se sabe que los magnetares emiten grandes explosiones de rayos gamma, la forma de luz de mayor energía en el Universo. También pueden emitir haces estables de ondas de radio, la forma de luz de energía más baja del Universo. (Las estrellas de neutrones que emiten haces de radio de larga vida se denominan radio pulsares; Swift J1818.0−1607 es uno de los cinco magnetares conocidos que también es pulsar).

“Lo sorprendente de los magnetares es que son muy diversos como población”, dijo Victoria Kaspi, directora del Instituto Espacial McGill de la Universidad McGill en Montreal y ex miembro del equipo NuSTAR, que no participó en el estudio. “Cada vez que encuentras uno te está contando una historia diferente. Son muy extraños y muy raros, y no creo que hayamos visto toda la gama de posibilidades”.

El nuevo estudio fue dirigido por Paolo Esposito con la Escuela de Estudios Avanzados (IUSS) en Pavia, Italia.

NuSTAR celebró recientemente ocho años en el espacio, se lanzó el 13 de junio de 2012. Una misión de Small Explorer dirigida por Caltech y administrada por JPL para la Dirección de Misión Científica de la NASA en Washington, NuSTAR se desarrolló en colaboración con la Universidad Técnica Danesa y la Agencia Espacial Italiana (ASI) La nave espacial fue construida por Orbital Sciences Corp. en Dulles, Virginia. El centro de operaciones de misión de NuSTAR está en la Universidad de California, Berkeley, y el archivo de datos oficial está en el Centro de Investigación del Archivo de Ciencias de la Astrofísica de Alta Energía de la NASA. ASI proporciona la estación terrestre de la misión y un archivo espejo. Caltech gestiona JPL para la NASA.

El observatorio XMM-Newton de la ESA se lanzó en diciembre de 1999 desde Kourou, Guayana Francesa. La NASA financió elementos del paquete de instrumentos XMM-Newton y proporciona la Instalación de Observadores Invitados de la NASA en Goddard, que apoya el uso del observatorio por los astrónomos estadounidenses.

El Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA administra la misión Swift en colaboración con Penn State en University Park, el Laboratorio Nacional de Los Alamos en Nuevo México y Northrop Grumman Innovation Systems en Dulles, Virginia. Otros socios incluyen la Universidad de Leicester y el Laboratorio de Ciencias Espaciales Mullard del University College London en el Reino Unido, el Observatorio Brera y ASI.