Una ley válida para púlsares, magnetares y ráfagas rápidas de radio

Un equipo de astrónomos ha estudiado los magnetares para descubrir una ley subyacente que parece aplicarse universalmente a las estrellas de neutrones.

Por dpa/EP

Esta ley da una idea de cómo estas fuentes producen emisiones de radio y puede proporcionar un vínculo con los misteriosos destellos de luz de radio, rápidas ráfagas de radio, que se originan en el cosmos distante. El estudio se publica en Nature Astronomy.

Las estrellas de neutrones son núcleos colapsados de estrellas masivas y concentran hasta el doble de la masa del Sol en una esfera de menos de 25 kilómetros de diámetro. Como resultado, la materia allí es la materia más densamente empaquetada del universo observable, comprimiendo electrones y protones en neutrones, de ahí el nombre. Más de 3.000 estrellas de neutrones pueden observarse como radiopúlsares, cuando emiten un haz de radio que es visible como una señal pulsante desde la Tierra, cuando el púlsar en rotación dirige su luz hacia nuestros telescopios.

El campo magnético de los púlsares ya es mil billones de veces más fuerte que el campo magnético de la Tierra, pero hay un pequeño grupo de estrellas de neutrones que tienen campos magnéticos incluso 1.000 veces más fuertes aún. Estos son los llamados magnetares. De los alrededor de 30 magnetares conocidos, seis emiten emisiones de radio, al menos ocasionalmente. Se ha sugerido que los magnetares extragalácticos son el origen de las ráfagas de radio rápidas (FRB).

Para estudiar este vínculo, investigadores del Instituto Max Planck de Radioastronomía (MPIfR), con la ayuda de colegas de la Universidad de Manchester, inspeccionaron en detalle los pulsos individuales de los magnetares y detectaron subestructuras. Resulta que también se observó una estructura de pulso similar en los púlsares, los púlsares de milisegundos de rotación rápida y en otras fuentes de estrellas de neutrones conocidas como transitorios de radio giratorios.

Para su sorpresa, los investigadores descubrieron que la escala de tiempo de los magnetares y la de otros tipos de estrellas de neutrones siguen la misma relación universal, escalando exactamente con el período de rotación. El hecho de que una estrella de neutrones con un período de rotación de menos de unos pocos milisegundos y otra con un período de casi 100 segundos se comporten como magnetares sugiere que el origen intrínseco de la estructura del subpulso debe ser el mismo para todas las estrellas de neutrones radioeléctricamente ruidosas.

Esto revela información sobre el proceso del plasma responsable de la propia emisión de radio y ofrece la oportunidad de interpretar estructuras similares vistas en los FRB como resultado de un período de rotación correspondiente.

«Cuando nos propusimos comparar la emisión del magnetar con la de los FRB, esperábamos similitudes», dice en un comunicado Michael Kramer, primer autor del artículo y director del MPIfR. «Lo que no esperábamos es que todas las estrellas de neutrones con alta intensidad radioeléctrica compartieran esta escala universal».

«Esperamos que los magnetares funcionen con la energía del campo magnético, mientras que los demás funcionan con su energía de rotación», afirma el coautor Kuo Liu. «Algunos son muy mayores, otros son muy jóvenes y, sin embargo, todos parecen seguir esta ley».

Gregory Desvignes dice: «Observamos los magnetares con el radiotelescopio de 100 metros en Effelsberg y comparamos nuestro resultado también con datos de archivo, ya que los magnetares no emiten emisiones de radio todo el tiempo».

«Dado que la emisión de radio del magnetar no siempre está presente, es necesario ser flexible y reaccionar rápidamente, lo que es posible con telescopios como el de Effelsberg», afirma Ramesh Karuppusamy.

Para Ben Stappers, coautor del estudio, el aspecto más interesante del resultado es la posible conexión con los FRB. «Si al menos algunos FRB se originan a partir de magnetares, la escala de tiempo de la subestructura en la explosión podría indicarnos el período de rotación de la fuente del magnetar subyacente. Si encontramos esta periodicidad en los datos, esto sería un hito en la explicación de este tipo de FRB como fuentes de radio.»

«Con esta información se inicia la búsqueda», afirma Kramer.