Cuando un magnetar de la Vía Láctea emitió una llamarada de ondas de radio de una potencia colosal en 2020, los científicos por fin consiguieron pruebas concretas para determinar el origen de las ráfagas rápidas de radio. Un nuevo estudio alucinante ha acotado ahora el mecanismo. Al estudiar la luz centelleante de una ráfaga rápida de radio detectada en 2022, un equipo de astrónomos ha rastreado su origen hasta el potente campo magnético que rodea a un magnetar, en una galaxia a 200 millones de años luz de distancia. Es la primera prueba concluyente de que las ráfagas rápidas de radio pueden surgir de las magnetosferas de los magnetares.
“En estos entornos de estrellas de neutrones, los campos magnéticos están realmente en los límites de lo que el Universo puede producir”, afirma la astrofísica Kenzie Nimmo del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT).
“Ha habido mucho debate sobre si esta brillante emisión de radio podría incluso escapar de ese plasma extremo”.
Las ráfagas rápidas de radio (FRB, por sus siglas en inglés) han desconcertado a los científicos desde que se descubrieron por primera vez en 2007. Son, como sugiere su nombre, ráfagas de emisión de radio extremadamente breves, que duran sólo milisegundos. También son extremadamente potentes, a veces liberan más energía que 500 millones de soles en ese breve parpadeo de tiempo.
Las FRB son difíciles de estudiar porque la mayoría de las veces, estallan solo una vez. Esto las hace imposibles de predecir y difíciles, pero no imposibles, de rastrear hasta una fuente. Se han rastreado varias FRB únicas hasta galaxias a lo largo de millones a miles de millones de años luz de espacio-tiempo.
Los astrónomos también pueden examinar las propiedades de la luz de radio, como su polarización, para averiguar qué tipo de entorno atravesó en su camino hacia la Tierra. Qué tipos de estrellas podrían emitir FRB sigue siendo en gran medida un misterio, pero un creciente cuerpo de evidencia implica cada vez más a los magnetares.
Los magnetares son estrellas de neutrones particularmente inusuales, que en sí mismas son los restos de núcleo extremadamente densos que quedan después de que una estrella masiva se convierta en supernova. Pero los magnetares tienen campos magnéticos externos mucho más potentes que las estrellas de neutrones ordinarias: unas 1.000 veces más fuertes. Son los campos magnéticos más potentes del Universo.
“Alrededor de estas estrellas de neutrones altamente magnéticas, también conocidas como magnetares, los átomos no pueden existir; simplemente se desgarrarían por los campos magnéticos”, dice el físico Kiyoshi Masui del MIT.
“Lo emocionante aquí es que descubrimos que la energía almacenada en esos campos magnéticos, cerca de la fuente, se está retorciendo y reconfigurando de tal manera que puede liberarse en forma de ondas de radio que podemos ver al otro lado del Universo”.
Para rastrear el origen de una FRB, Nimmo y sus colegas estudiaron una propiedad conocida como centelleo en un evento conocido como FRB 20221022A, detectado por primera vez en 2022 y posteriormente rastreado hasta una galaxia a 200 millones de años luz de distancia. El centelleo es lo que hace que las estrellas titilen: la distorsión de la trayectoria de la luz a medida que viaja a través del gas en el espacio. Cuanto mayor es la distancia recorrida, más fuerte es el centelleo.
La FRB 20221022A es bastante estándar, en lo que respecta a las FRB. Fue moderadamente larga, alrededor de 2 milisegundos, y moderadamente potente. Esto la convierte en un excelente caso de estudio para tratar de comprender también las propiedades de otras FRB.
Un artículo complementario que estudia la polarización de la luz de la FRB 20221022A (el grado en que se tuerce la orientación de sus ondas) encontró una oscilación del ángulo en forma de S consistente con un objeto giratorio, una novedad para una FRB. Esto sugirió que la señal se originó muy cerca del objeto giratorio.
Nimmo y sus colegas descubrieron que, si podían determinar el grado de centelleo en la FRB 20221022A, podrían calcular el tamaño de la región de la que se originó. La luz de la FRB mostró un centelleo fuerte, lo que llevó a los investigadores a la región de gas que distorsionó la señal. Al utilizar esa región de gas como lente, redujeron la fuente de la FRB a 10.000 kilómetros de su fuente magnetar.
“Acercarse a una región de 10.000 kilómetros, desde una distancia de 200 millones de años luz, es como poder medir el ancho de una hélice de ADN, que tiene unos 2 nanómetros de ancho, en la superficie de la Luna”, dice Masui. “Hay una gama sorprendente de escalas involucradas”.
Es la primera evidencia concluyente de que las FRB extragalácticas pueden originarse dentro de la magnetosfera de estrellas de neutrones altamente magnetizadas. Pero es más que eso. Las técnicas utilizadas por el equipo muestran que la centelleo puede ser una sonda poderosa para otras FRB, por lo que los astrónomos pueden tratar de entender cuán diversas pueden ser y si otros tipos de estrellas también pueden arrojar las poderosas erupciones.
“Estos estallidos están sucediendo siempre”, dice Masui. “Puede haber una gran diversidad en cómo y dónde ocurren, y esta técnica de centelleo será realmente útil para ayudar a desentrañar los diversos mecanismos físicos que impulsan estas explosiones”.
La investigación ha sido publicada en Nature.
Fuente: Science Alert.
