Los astrónomos del Centro de Excelencia ARC para el Descubrimiento de Ondas Gravitacionales (OzGrav) y CSIRO acaban de observar extraños, Comportamiento nunca antes visto de una magnetar radio-fuerte, un tipo raro de estrella de neutrones y uno de los imanes más fuertes del universo.

Sus nuevos hallazgos, publicado hoy en el Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society ( MNRAS ), sugieren que los magnetares tienen campos magnéticos más complejos de lo que se pensaba anteriormente, lo que puede desafiar las teorías de cómo nacen y evolucionan con el tiempo.

Los magnetares son un tipo raro de estrella de neutrones giratoria con algunos de los campos magnéticos más poderosos del universo. Los astrónomos han detectado solo 30 de estos objetos en y alrededor de la Vía Láctea, la mayoría de ellos detectados por telescopios de rayos X después de un estallido de alta energía.

Sin embargo, También se ha visto que un puñado de estos magnetares emiten pulsos de radio similares a los púlsares, los primos menos magnéticos de los magnetares que producen rayos de ondas de radio desde sus polos magnéticos. El seguimiento de cómo cambian los pulsos de estos magnetares radio-ruidosos con el tiempo ofrece una ventana única a su evolución y geometría.

En marzo de 2020, una nueva magnetar llamada Swift J1818.0-1607 (J1818 para abreviar) fue descubierta después de que emitiera una brillante explosión de rayos X. Las observaciones de seguimiento rápido detectaron pulsos de radio que se originaban en el magnetar. Curiosamente, la apariencia de los pulsos de radio de J1818 fue bastante diferente de los detectados por otros magnetares de radio fuerte.

La mayoría de los pulsos de radio de los magnetares mantienen un brillo constante en una amplia gama de frecuencias de observación. Sin embargo, los pulsos de J1818 eran mucho más brillantes a bajas frecuencias que a altas frecuencias, similar a lo que se ve en los púlsares, otro tipo más común de estrella de neutrones emisora ​​de radio.

Para comprender mejor cómo evolucionaría J1818 con el tiempo, un equipo dirigido por científicos del Centro de Excelencia ARC para el Descubrimiento de Ondas Gravitacionales (OzGrav) lo observó ocho veces utilizando el radiotelescopio CSIRO Parkes (también conocido como Murriyang ) entre mayo y octubre de 2020.

Durante este tiempo, encontraron que la magnetar atravesó una breve crisis de identidad:en mayo todavía emitía los inusuales pulsos similares a púlsar que se habían detectado anteriormente; sin embargo, por junio, había comenzado a oscilar entre un estado brillante y uno débil. Este comportamiento parpadeante alcanzó su punto máximo en julio, cuando los astrónomos lo vieron parpadear de un lado a otro entre pulsos de radio de tipo púlsar y magnetar.

"Este comportamiento extraño nunca se ha visto antes en ningún otro magnetar radio-ruidoso, "explica el autor principal del estudio y estudiante de doctorado de la Universidad Swinburne / CSIRO, Marcus Lower." Parece que sólo ha sido un fenómeno de corta duración, como en nuestra siguiente observación, se había asentado permanentemente en este nuevo estado parecido a un magnetar ".

Los científicos también buscaron cambios en la forma del pulso y el brillo en diferentes frecuencias de radio y compararon sus observaciones con un modelo teórico de 50 años. Este modelo predice la geometría esperada de un púlsar, basado en la dirección de torsión de su luz polarizada.

"De nuestras observaciones, encontramos que el eje magnético de J1818 no está alineado con su eje de rotación, "dice Inferior". En cambio, el polo magnético emisor de radio parece estar en su hemisferio sur, ubicado justo debajo del ecuador. La mayoría de los otros magnetares tienen campos magnéticos que están alineados con sus ejes de giro o son un poco ambiguos. Esta es la primera vez que hemos visto definitivamente una magnetar con un polo magnético desalineado ".

Notablemente, esta geometría magnética parece ser estable en la mayoría de las observaciones. Esto sugiere que cualquier cambio en el perfil del pulso se debe simplemente a variaciones en la altura en que se emiten los pulsos de radio sobre la superficie de la estrella de neutrones. Sin embargo, el 1 de agosto ^{S t} La observación de 2020 se destaca como una curiosa excepción.

"Nuestro mejor modelo geométrico para esta fecha sugiere que el rayo de radio se volteó brevemente hacia un polo magnético completamente diferente ubicado en el hemisferio norte de la magnetar, "dice Lower.

Una clara falta de cambios en la forma del perfil de pulso de la magnetar indica que las mismas líneas de campo magnético que activan los pulsos de radio "normales" también deben ser responsables de los pulsos que se ven desde el otro polo magnético.

El estudio sugiere que esto es evidencia de que los pulsos de radio de J1818 se originan a partir de bucles de líneas de campo magnético que conectan dos polos estrechamente espaciados. como los que se ven conectando los dos polos de un imán de herradura o las manchas solares en el sol. Esto es diferente a la mayoría de las estrellas de neutrones ordinarias, que se espera que tengan polos norte y sur en lados opuestos de la estrella que están conectados por un campo magnético en forma de rosquilla.

Esta peculiar configuración del campo magnético también está respaldada por un estudio independiente de los pulsos de rayos X de J1818 que fueron detectados por el telescopio NICER a bordo de la Estación Espacial Internacional. Los rayos X parecen provenir de una sola región distorsionada de líneas de campo magnético que emergen de la superficie del magnetar o de dos más pequeñas, pero estrechamente espaciados, regiones.

Estos descubrimientos tienen implicaciones potenciales para las simulaciones por computadora de cómo nacen y evolucionan los magnetares durante largos períodos de tiempo. ya que las geometrías de campo magnético más complejas cambiarán la rapidez con la que se espera que sus campos magnéticos decaigan con el tiempo. Adicionalmente, Las teorías que sugieren que las ráfagas de radio rápidas pueden originarse a partir de magnetares tendrán que tener en cuenta los pulsos de radio que se originan potencialmente en múltiples sitios activos dentro de sus campos magnéticos.

Atrapar un giro entre los polos magnéticos en acción también podría brindar la primera oportunidad de mapear el campo magnético de una magnetar.

"El telescopio Parkes estará observando de cerca el magnetar durante el próximo año", dice el científico y coautor del estudio Simon Johnston. del CSIRO Astronomy and Space Science.