¿Qué está causando misteriosos estallidos de ondas de radio desde el espacio profundo? Los astrónomos pueden estar un paso más cerca de dar una respuesta a esa pregunta. Dos telescopios de rayos X de la NASA observaron recientemente uno de esos eventos, conocido como ráfaga de radio rápida, apenas unos minutos antes y después de que ocurriera. Esta visión sin precedentes coloca a los científicos en el camino para comprender mejor estos eventos extremos de radio.
Si bien sólo duran una fracción de segundo, las ráfagas de radio rápidas pueden liberar tanta energía como la que libera el sol en un año. Su luz también forma un rayo similar a un láser, lo que los diferencia de explosiones cósmicas más caóticas.
Debido a que las ráfagas son tan breves, a menudo es difícil determinar de dónde provienen. Antes de 2020, los que fueron rastreados hasta su origen se originaron fuera de nuestra propia galaxia, demasiado lejos para que los astrónomos vieran qué los creó. Luego, una rápida ráfaga de radio estalló en la galaxia natal 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 rápida ráfaga de radio, ésta estudiada en detalle por el NICER (Neutron Star Interior Composition Explorer) de la NASA en la Estación Espacial Internacional y NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) en baja Órbita terrestre.
Los telescopios observaron el magnetar durante horas, vislumbrando lo que sucedió en la superficie del objeto fuente y en sus alrededores inmediatos antes y después de la rápida explosión de radio. Los resultados, descritos en un nuevo estudio publicado en la revista Nature , son un ejemplo de cómo los telescopios de la NASA pueden trabajar juntos para observar y dar seguimiento a eventos de corta duración en el cosmos.
La explosión se produjo entre dos "fallos" cuando el magnetar de repente comenzó a girar más rápido. Se estima que SGR 1935+2154 tiene aproximadamente 12 millas (20 kilómetros) de ancho y gira alrededor de 3,2 veces por segundo, lo que significa que su superficie se mueve a aproximadamente 7.000 mph (11.000 kph). Reducirlo o acelerarlo requeriría una cantidad significativa de energía.
Es por eso que los autores del estudio se sorprendieron al ver que entre fallas, el magnetar se desaceleró a menos de su velocidad previa a la falla en solo nueve horas, o aproximadamente 100 veces más rápido de lo que jamás se había observado en un magnetar.
"Por lo general, cuando ocurren fallas, el magnetar tarda semanas o meses en volver a su velocidad normal", dijo Chin-Ping Hu, astrofísico de la Universidad Nacional de Educación de Changhua en Taiwán y autor principal del nuevo estudio. "Es evidente que están sucediendo cosas con estos objetos en escalas de tiempo mucho más cortas de lo que pensábamos anteriormente, y eso podría estar relacionado con la rapidez con la que se generan las ráfagas de radio".
Al intentar descifrar exactamente cómo los magnetares producen rápidas ráfagas de radio, los científicos tienen que considerar muchas variables.
Por ejemplo, los magnetares (que son un tipo de estrella de neutrones) son tan densos que una cucharadita de su material pesaría alrededor de mil millones de toneladas en la Tierra. Una densidad tan alta también significa una fuerte atracción gravitacional:un malvavisco que cayera sobre una típica estrella de neutrones 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 periódicamente ráfagas de rayos X y luz de mayor energía. Antes de la rápida explosión de radio 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 en la actividad llevó a los operadores de la misión a apuntar NICER y NuSTAR directamente al magnetar.
"Todos esos estallidos de rayos X que ocurrieron antes de esta falla habrían tenido, en principio, suficiente energía para crear un estallido de radio rápido, pero no lo hicieron", dijo el coautor del estudio Zorawar Wadiasingh, científico investigador de la Universidad de Maryland, College Park y el Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA. "Así que parece que algo cambió durante el período de desaceleración, creando el conjunto adecuado de condiciones".
¿Qué más podría haber pasado 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 hasta un estado llamado superfluido. Ocasionalmente, los dos pueden desincronizarse, como el agua chapoteando dentro de una pecera que gira. Cuando esto sucede, el líquido puede entregar energía a la corteza. Los autores del artículo creen que esto es probablemente lo que causó los dos fallos que frenaron la rápida ráfaga de radio.
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 que giran se desaceleren, por lo que los investigadores creen que esto podría explicar la rápida desaceleración del magnetar.
Pero habiendo observado sólo uno de estos eventos en tiempo real, el equipo todavía no puede decir con seguridad cuál de estos factores (u otros, como el poderoso campo magnético del magnetar) podría conducir a la producción de una rápida ráfaga de radio. Es posible que algunos no estén conectados en absoluto a la ráfaga.
"Sin duda hemos observado algo importante para nuestra comprensión de las ráfagas de radio rápidas", dijo George Younes, investigador de Goddard y miembro del equipo científico NICER especializado en magnetares. "Pero creo que todavía necesitamos muchos más datos para completar el misterio".
Más información: Chin-Ping Hu, Cambios rápidos de giro alrededor de una ráfaga de radio rápida de magnetar, Naturaleza (2024). DOI:10.1038/s41586-023-07012-5. www.nature.com/articles/s41586-023-07012-5
Información de la revista: Naturaleza
Proporcionado por la NASA
