Nuevos datos sobre los magnetares

Los científicos continúan develando los secretos de estos poderosísimos imanes cósmicos.

Datos en rayos-X y rayos gamma obtenidos con los observatorios orbitales XMM-Newton e Integral de ESA (European Space Agency = Agencia Espacial Europea) han sido utilizados para examinar, por primera vez, los procesos físicos que hacen que los magnetares, una clase atípica de estrellas neutrónicas, brillen en rayos-X.

Representación artística de un magnetar © ESA

Las estrellas de neutrones son remanentes de estrellas masivas (es decir, con masas 10 a 50 veces mayores que la de nuestro Sol) que han colapsado sobre sí mismas bajo su propio peso. Compuestas casi íntegramente por neutrones (partículas sub-atómicas sin carga eléctrica), estos cadáveres estelares concentran más masa que la del Sol en una esfera de unos 20 kilómetros de diámetro.

Son tan compactos que una cucharada de té de ese material neutrónico pesaría cien millones de toneladas. Hay otras dos propiedades físicas que también caracterizan a una estrella de neutrones: su rápida rotación y su fuerte campo magnético.

Los magnetares componen una clase de estrellas neutrónicas con campos magnéticos ultra-poderosos. Con campos magnéticos que son mil veces más fuertes que los de las estrellas neutrónicas ordinarias, son los imanes más poderosos que se conocen en el universo.

En comparación, se necesitarían 10 billones (es decir, 10 millones de millones) de imanes manuales comunes para generar un campo magnético comparable (por ejemplo, la mayor parte de los medios utilizados para el almacenamiento de datos serían borrados instantáneamente si se vieran expuestos a un campo magnético apenas un billón de veces más débil).

Representación artística del observatorio satelital XMM-Newton de ESA. © ESA

Hasta ahora han sido descubiertos unos 15 magnetares. Cinco de ellos son conocidos como repetidores gamma suaves, o SGRs (Soft Gamma Repeaters), porque esporádicamente liberan grandes y breves estallidos (de unos 0,1 segundos de duración) de rayos gamma de baja energía (es decir, suaves) y de rayos-X fuertes. El resto, unos diez, están asociados con pulsares de rayos-X anómalos, o AXPs (Anomalous X-Ray Pulsars). Aunque inicialmente se supuso que los SGRs y los AXPs eran objetos diferentes, ahora se sabe que comparten muchas propiedades y que su actividad es causada por sus fuertes campos magnéticos.

Los magnetares se diferencian de las estrellas neutrónicas “ordinarias” porque, según se cree, sus campos magnéticos internos son lo suficientemente poderosos como para retorcer la corteza estelar. Como un circuito alimentado por una batería gigantesca, este retorcimiento produce corrientes en forma de nubes de electrones que fluyen alrededor de la estrella. Estas corrientes interactúan con la radiación proveniente de la superficie estelar, produciendo los rayos-X.

Representación artística del observatorio satelital Integral, de ESA. © ESA

Hasta ahora, los científicos no habían podido comprobar sus predicciones, porque no es posible reproducir unos campos magnéticos ultra-poderosos como esos en los laboratorios terrestres.

A los efectos de comprender este fenómeno, un equipo liderado por el Dr. Nanda Rea de la universidad de Ámsterdam utilizó los datos de XMM-Newton y de Integral para buscar por primera vez las nubes de electrones alrededor de todos los magnetares conocidos.

El equipo de Rea encontró evidencia de la existencia real de grandes corrientes de electrones, y pudo medir la densidad electrónica, que es mil veces mayor que la de un pulsar “normal”. También midieron la velocidad típica con la que fluyen las corrientes electrónicas. Con todo esto, los científicos han establecido ahora un enlace entre un fenómeno observado y un proceso físico real, una clave importante en el rompecabezas de la comprensión de estos objetos celestiales.

Ahora el equipo está trabajando duro para desarrollar y comprobar modelos más detallados en la misma línea, para lograr comprender completamente el comportamiento de la materia bajo la influencia de campos magnéticos tan fuertes como estos.

NOTAS:

El equipo incluye también a la Dra. Silvia Zane, del Colegio Universitario de Londres, al profesor Roberto Turolla de la universidad de Padua, al profesor Maxim Lyutikov de la universidad de Purdue, y al Dr. Diego Gotz de CEA-Saclay.

Los resultados aparecen en “Resonant cyclotron scattering in magnetars’ emission’, por N. Rea, S. Zane, R. Turolla, M. Lyutikov y D. Gotz, publicado en el número del 20 de octubre de 2008 del Astrophysical Journal.

Los equipos científicos de XMM-Newton se basan en varias instituciones europeas y de los EE.UU., agrupadas en tres equipos instrumentales y en el Centro de Prospección Científica XMM-Newton (SCC = Survey Science Centre). Las operaciones científicas son gerenciadas por el Centro Astronómico Espacial Europeo (ESAC = European Space Astronomy Centre) de ESA, en Villanueva de la Cañada, cerca de Madrid, España. Las operaciones de la nave son dirigidas desde el Centro Europeo de Operaciones Espaciales (ESOC = European Space Operations Centre) en Darmstadt, Alemania.