Utilizando dos de los telescopios de rayos X de la Agencia, los investigadores pudieron observar el comportamiento errático de una estrella muerta que emitía una breve y brillante ráfaga de ondas de radio.
¿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 rápidas de radio pueden liberar tanta energía como el Sol en un año. Además, su luz forma un rayo láser que las distingue 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 galaxia de la Tierra, originada por un objeto extremadamente denso llamado magnetar, los restos colapsados de una estrella que explotó.
En octubre de 2022, el mismo magnetar -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 telescopios observaron el magnetar 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 acontecimientos de corta duración en el cosmos.
El estallido se produjo entre dos “glitches”, cuando el magnetar empezó a girar más rápido de repente. Se calcula que SGR 1935+2154 tiene unos 20 kilómetros de diámetro y gira unas 3,2 veces por segundo, lo que significa que su superficie se mueve a unos 11.000 kilómetros por hora (7.000 mph). Ralentizarlo o acelerarlo requeriría una gran cantidad de energía. Por eso, los autores del estudio se sorprendieron al ver que, entre una falla y otra, el magnetar disminuía su velocidad a menos de 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 magnetar.
Ciclo de giro
A la hora de averiguar cómo producen los magnetares las ráfagas rápidas de radio, los científicos tienen que tener en cuenta muchas variables.
Por ejemplo, los magnetares (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 magnetar 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 magnetar 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 magnetar.
¿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 magnetar 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 magnetar, 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 magnetar.
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 magnetar) podría conducir a la producción de una ráfaga de radio rápida. Algunos podrían no estar relacionados en absoluto con la ráfaga.
Más información sobre la misión
NuSTAR, una pequeña misión de exploración dirigida por Caltech y gestionada por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California para la Dirección de Misiones Científicas de la agencia en Washington, 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 la misión NuSTAR se encuentra en la Universidad de California, Berkeley, y el archivo oficial de datos está en el Centro de Investigación del Archivo Científico de Astrofísica de Altas Energías de la NASA, en el Centro Goddard de Vuelos Espaciales de la NASA. ASI proporciona la estación terrestre de la misión y un archivo de datos espejo. Caltech gestiona el JPL para la NASA.
Para más información sobre la misión NuSTAR, visite
https://www.nustar.caltech.edu
NICER, una Misión de Exploración Astrofísica de Oportunidad, es una carga útil externa en la Estación Espacial Internacional. El NICER está gestionado y operado por el Centro Goddard de Vuelos Espaciales de la NASA; sus datos se archivan en el HEASARC de la NASA. El programa Explorers de la NASA proporciona oportunidades de vuelo frecuente para investigaciones científicas de primer nivel desde el espacio utilizando enfoques de gestión innovadores, racionalizados y eficientes dentro de las áreas de ciencia heliofísica y astrofísica.
Para más información sobre la misión NICER, visite
https://www.nasa.gov/nicer