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18 de Noviembre de 2020
Astrofísica

Posiblemente, se ha observado por primera vez el nacimiento de un magnetar tras la colisión de dos estrellas de neutrones

Los magnetares son extremos se los mire como se los mire. Una señal poco común que vino de las profundidades del cosmos puede haber mostrado por primera vez la formación de uno ligada a un fenómeno cósmico muy violento.

Cuando las dos componentes de una pareja de estrellas de neutrones chocan, parece que puede crearse en ocasiones una estrella de neutrones única gigantescamente magnetizada, o magnetar. El muy fuerte campo magnético de un púlsar (en la imagen, el de la Nebulosa del Cangrejo, visible en ella como una estrella brillante) es mil veces menos intenso [NASA, ESA].

El 22 de mayo de 2020 llegó a la Tierra la luz subsiguiente a un estallido corto de rayos gamma. Se piensa que la causa de este tipo de fenómeno cósmico extraordinariamente energético es la colisión de dos estrellas de neutrones, que conduce a la formación de un agujero negro o de una sola estrella de neutrones efímera o, en pocos casos, estable. Tras analizar los datos, Wen-Fai Fong, de la Universidad del Noroeste, en Evanston, Illinois, y sus colaboradores han mostrado que son compatibles con que en aquel suceso naciese un magnetar, como explican en un artículo que se publicará en Astrophysical Journal. Esta forma especial de estrella de neutrones se caracteriza por la extremada intensidad de su campo magnético, mil billones de veces mayor que la del campo magnético terrestre.

Una colisión de dos estrellas de neutrones genera primero un potente estallido de rayos gamma, a la que acompañan enseguida dos rescoldos más duraderos, que abarcan el espectro completo: la radiación de sincrotrón de las partículas expelidas por la colisión en un rápido chorro y la radiación debida al calor que se genera al desintegrarse los elementos pesados radiactivos que también crea la colisión; este rescoldo térmico, difícil de observar, es conocido con el nombre de «kilonova».

Los astrónomos repararon entonces en la infrecuente intensidad de la señal infrarroja de los rescoldos del suceso de mayo. Lo han interpretado como la primera prueba conocida de la posible formación de un magnetar asociada a un estallido corto de rayos gamma.

El suceso, denominado GRB 200522A (GRB son las siglas en inglés de estallido de rayos gamma), fue claramente más intenso en el intervalo del infrarrojo cercano que en los pocos casos conocidos de posible kilonova asociada a un estallido corto de rayos gamma, o que en la kilonova ligada a la célebre detección de las ondas gravitacionales emitidas por la colisión de dos estrellas de neutrones (a la que siguieron observaciones en distintas longitudes de onda de la radiación electromagnética de aquel fenómeno). «Puedo contar con los dedos de la mano las kilonovas que se han descubierto ligadas a estallidos de rayos gamma cortas», dice Fong: «y esta fue diez veces más brillante».

Entre las causas que los investigadores toman en consideración para explicar el exceso infrarrojo destaca la de que un magnetar reforzase a la kilonova. Es decir: las estrellas de neutrones que giraban la una alrededor de la otra se habrían fundido en una sola, con una rápida rotación sobre su eje, dotada (quizá conforme al principio de la dinamo) de un campo magnético excepcionalmente intenso, que va haciendo que el astro pierda energía rotacional, energía que se descarga en la materia expelida por la kilonova, lo que, entre otras cosas, potencia su emisión térmica en la región del infrarrojo cercano.

Como alternativa a la hipótesis del magnetar, Fong y sus colaboradores exponen dos opciones principales. Descartan que el exceso de radiación infrarroja se debiese al mero calentamiento por la desintegración de los elementos radiactivos (salvo que se admitan suposiciones poco habituales). Pero sí cabe la posibilidad de que en el suceso se produjese una «onda de choque invertida» que se superpusiera a la onda de choque hacia delante, lo que en ciertas circunstancias imitaría a un magnetar recién nacido. La hipótesis del magnetar predice una radioseñal en los próximos meses o pocos años. Los telescopios tendrán que observar en adelante las radioemisiones del objeto para determinar su naturaleza exacta.

Daniel Lingenhöhl

Referencia:  «The Broad-band Counterpart of the Short GRB 200522A at z = 0.5536: A Luminous Kilonova or a Collimated Outflow with a Reverse Shock?», de W. Fong et al.,  en arXiv: 2008.08593 [astro-ph.HE].

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