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16 de Octubre de 2019
Astrofísica

El posible origen de los magnetares

Nuevas simulaciones apoyan la idea de que algunas colisiones de estrellas generan astros muy magnetizados. Estos últimos podrían ser los precursores de los magnetares, estrellas de neutrones con un magnetismo extremo.

Una de las imágenes generadas por la simulación de un choque de dos estrellas grandes, en el que se va formando una estrella análoga a la real Tau Scorpii, con un campo magnético intenso [Sebastian Ohlmann / Fabian Schneider / Friedrich Röpke].

Un grupo de investigadores alemanes y británicos ha mostrado con una simulación por ordenador la manera en que algunas estrellas de gran masa podrían llegar a adquirir un campo magnético especialmente intenso. Y, al mismo tiempo, el estudio contribuye a explicar cómo podrían llegar a formarse los magnetares: estrellas de neutrones con campos magnéticos de hasta cientos de miles de millones de teslas; es decir, entre cientos y miles de veces más intensos que los de una estrella de neutrones ordinaria recién formada. Como referencia, los campos más intensos generados en un laboratorio son del orden de unos mil teslas.

Las estrellas de neutrones son el remanente de explosiones de supernova. Es precisamente en este proceso en el que se encuentra la conexión entre los magnetares y la investigación de Fabian Schneider, de la Universidad de Heidelberg, y su equipo.

Mediante una simulación por ordenador, los investigadores estudiaron qué ocurría cuando dos estrellas de 8 y 9 masas solares chocaban y se fusionaban en una. En estos casos se producen corrientes turbulentas de materia cargada que avanza a gran velocidad. Ello genera campos magnéticos, parte de los cuales se conservan cuando las bolas de plasma se fusionan y dan lugar a un astro de gran masa.

Más adelante, esa gran estrella resultante estallará en forma de supernova. La  contracción extrema que implicará la creación de una estrella de neutrones (un astro de apenas unos kilómetros de diámetro) intensificará enormemente el campo magnético. Con todo, en el magnetar final la intensidad será aún mayor.

La teoría que relaciona las colisiones de estrellas con la creación de astros muy magnetizados se formuló hace años. Las estrellas de masa elevada carecen de la cubierta turbulenta que dota a la superficie del Sol de su campo magnético. Sin embargo, se sabe desde hace más de 70 años que en torno a un 10 por ciento de ellas sí presentan un campo magnético en su superficie. 

Al mismo tiempo, parece también que un 10 por ciento de esas estrellas de masa elevada son el resultado de fusiones estelares. Por tanto, es tentador postular una relación entre ambos fenómenos. Pero la dinámica de las colisiones estelares es extraordinariamente compleja, por lo que hasta hoy no había sido posible simularla con detalle. El grupo germano-británico ha logrado precisamente eso gracias a las computadoras del Instituto de Estudios Teóricos de Heidelberg. Sus resultados se publican en Nature.

Los físicos pretendían explicar las características de Tau Scorpii, uno de los ejemplos conocidos de estrella de gran masa con un campo magnético intenso. Su masa es 17 veces la solar, de ahí la elección de las masas de las estrellas en colisión que los investigadores han usado en su cálculo. En la simulación, la materia de una de las estrellas comienza a caer hacia su compañera y forma un disco de acreción. Es en él donde se intensifica el campo magnético. Tras una serie de procesos adicionales, ambas estrellas acaban fundidas en una.

La simulación reproduce los distintos parámetros físicos de Tau Scorpii, incluido su «rejuvenecimiento»; es decir, el hecho de que esta estrella parezca ser más azul (más joven) que aquellas que la rodean.

Pasados unos millones de años, la estrella masiva resultante de la colisión estallará en forma de supernova y, como resultado, aparecerá una estrella de neutrones. Ahora bien: según la simulación, el flujo del campo magnético en el interior de la estrella masiva resulta compatible con la intensidad del campo de un magnetar.

Los campos magnéticos también se intensifican en las fusiones de astros de otro tipo, como enanas blancas, estrellas de neutrones o estrellas de la secuencia principal. Tales fenómenos podrían explicar el intenso campo magnético observado en algunas estrellas y en las enanas blancas que podrían formarse a partir de ellas.

Robert Gast

Referencia: «Stellar mergers as the origin of magnetic massive stars», de Fabian R. N. Schneider et al. en Nature, vol. 574, 10 de octubre de 2019.

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