¿Qué es este objeto que parpadea cada 20 minutos en nuestra galaxia?

La comunidad científica está desconcertada ante la presencia de dos estrellas recién descubiertas que presentan ciertas propiedades misteriosas. Estos objetos parecen estrellas de neutrones (los núcleos estelares extremadamente densos que quedan tras la explosión de estrellas masivas en supernovas), pero tienen otras características que los astrónomos no pueden explicar. Incluso podrían representar un nuevo tipo de objeto estelar, diferente a todo lo visto hasta ahora.

Las dos estrellas, una de las cuales fue anunciada este mes en la revista Nature, emiten largos pulsos de ondas de radio aproximadamente cada 20 minutos. Esto significa que giran mucho más despacio que cualquier otra estrella de neutrones conocida, y presentan además otros rasgos extraños.

"Todos seguimos bastante asombrados, intrigados y desconcertados", afirma la astrónoma Natasha Hurley-Walker, de la Universidad de Curtin en Bentley (Australia), que dirigió el descubrimiento de estas dos sorprendentes fuentes.

El misterio comenzó en 2021, cuando Hurley-Walker, y sus colegas descubrieron un pulso de radio que se repetía lentamente incrustado en datos de archivo de 2018. Brilló durante tres meses, pero cuando lo descubrieron en los archivos, dice Hurley-Walker, su actividad se había apagado y se había vuelto invisible en los cielos.

En un artículo publicado en enero de 2022 en el que se anunciaba el descubrimiento, los científicos sugirieron que el objeto podría ser una estrella de neutrones altamente magnética denominada magnetar. Sin embargo, el objeto, cuyo nombre es GLEAM-X J162759.5-523504.3, emitía un pulso cada 18 minutos en lugar de cada pocos segundos como los magnetares conocidos. Tampoco presentaba ninguna señal de rayos X asociada a la emisión de radio, lo que no encaja con las teorías de los magnetares. Y, extrañamente, el campo magnético estimado del objeto era mucho más fuerte de lo que se había visto anteriormente.

Así que los científicos empezaron a buscar otros objetos similares que siguieran enviando pulsos de radio. En junio de 2022, Hurley-Walker y sus colegas comenzaron a observar todo el cielo visible cada tres noches con el Murchison Widefield Array, en Australia Occidental. Habían actualizado sus algoritmos de detección para procesar rápidamente los datos y buscar pulsos de ondas de radio. Casi de inmediato, encontraron algo que emitía un destello de radio cada 21 minutos.

A primera vista, la ráfaga de radio parecía similar al objeto descubierto anteriormente. Pero una vez que el equipo comenzó a buscar en los datos de archivo pulsos adicionales de esta fuente, llamada GPM J1839-10, el objeto sólo hacía que aumentar el desconcierto de los investigadores.

A diferencia de la primera estrella, cuyo pulso se observó durante tres meses, la señal de J1839-10 se detectó durante décadas. "Pudimos alinear todos esos pulsos, que llegaron como un reloj a lo largo de 33 años", explica Hurley-Walker.

Por ahora, los investigadores suponen que ambos objetos son el mismo. Pero, ¿por qué uno parpadea durante tres meses y el otro durante 33 años y contando? "No lo sé", dice Hurley-Walker. "Ése es el problema".

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Faro cósmico

Los astrónomos conocen varias fuentes celestes que emiten señales repetitivas, pero casi todas parpadean en intervalos de milisegundos a segundos. Muchas son distintos tipos de estrellas de neutrones, como púlsares y magnetares. Se trata de objetos increíblemente densos, del tamaño de una ciudad pero con más masa que el Sol.

Aunque los dos nuevos objetos tienen algunas similitudes con las estrellas de neutrones, no encajan a la perfección. "Nunca habíamos visto que las estrellas de neutrones hicieran algo parecido a lo que [esta] fuente está haciendo ahora", afirma la astrofísica Manisha Caleb, de la Universidad de Sydney (Australia), coautora del artículo sobre el descubrimiento más reciente.

Como la mayoría de los objetos cósmicos giratorios, el campo magnético de una estrella de neutrones no se alinea con su eje de rotación. Si la estrella es lo suficientemente magnética, la radiación puede fluir desde sus dos polos magnéticos y, a medida que gira, los astrónomos observan una señal que pulsa con regularidad. "Ese haz atraviesa nuestra línea de visión como un faro", explica Hurley-Walker.

Esos pulsos de ondas de radio pueden revelar información crucial sobre los objetos. La rapidez con la que cambia el giro a lo largo de los años se corresponde tanto con la fuerza del campo magnético de la estrella como con los procesos físicos responsables de los pulsos. A medida que la estrella ralentiza su espín, parte de su energía rotacional se transfiere a más emisiones. Pero el giro de GPM J1839-10 no cambia lo suficiente como para explicar la energía de las ráfagas de radio, afirma Harley-Walker, lo que sugiere que hay algo más que contribuye a la señal.

El hecho de que estos dos extraños objetos se encontraran en nuestra galaxia con un año de diferencia también fue una sorpresa. Las estrellas de neutrones no son tan comunes, según las teorías sobre su formación, y estos objetos, con sus giros lentos y llamaradas de radio, son aún más raros.

"Esperábamos tan pocas que era imposible detectar dos de ellas en un estudio tan pequeño en el plazo de un año", afirma Nanda Rea, astrofísico del Instituto de Ciencias Espaciales de Barcelona y coautor del reciente estudio.

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Un remanente estelar diferente

Tal vez estos enigmáticos púlsares no sean estrellas de neutrones, sino otro tipo de remanente estelar mucho más común, que gira más despacio y es más grande. Podrían ser enanas blancas.

Mientras que las estrellas de neutrones quedan tras la explosión de estrellas gigantes, las enanas blancas son los núcleos sobrantes de estrellas de tamaño más moderado, como el Sol. En su mayor tamaño, las enanas blancas contienen aproximadamente la masa de un sol en una esfera del tamaño de la Tierra, en lugar de una del tamaño de una ciudad. Y el número de estos objetos que se espera en la Vía Láctea significa que encontrar dos altamente magnéticas en un año tendría sentido, dice Rea.

Una enana blanca aislada no debería ser capaz de producir las potentes emisiones de radio que han detectado los científicos, pero quizá haya algo más en la historia.

Los investigadores han encontrado algunas enanas blancas magnéticas extremas en los últimos años. El astrofísico Manuel Malheiro, del Instituto de Tecnología Aeronáutica de Brasil, señala que en 2021 se descubrió una enana blanca altamente magnética con un periodo de giro de siete minutos. Esta estrella puede ser el resultado de la fusión de dos enanas blancas, lo que la hace más masiva, con una rotación más rápida y un campo magnético más fuerte que las estrellas anteriores a la fusión.

Malheiro ha estudiado la posibilidad de que enanas blancas altamente magnéticas puedan ser responsables de algunas presuntas fuentes de estrellas de neutrones, y cree que ese puede ser el caso de los dos nuevos objetos. Si son estrellas de neutrones, dice, está claro que son muy extrañas. Y sugiere a los investigadores que consideren "más seriamente" a los púlsares enanos blancos como las fuentes responsables de estas señales de radio.

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Resolver un misterio cósmico

El mes pasado, Hurley-Walker asistió a una conferencia centrada en los objetos compactos que emiten señales de radio. Después de que su equipo presentara su descubrimiento, preguntó a los científicos del público si creían que estas misteriosas fuentes eran estrellas de neutrones, enanas blancas o algo totalmente distinto, "y la respuesta fue prácticamente unánime en los tres grupos", afirma.

El enigma sigue vivo por ahora, pero como los científicos encontraron el nuevo objeto tan pronto como utilizaron sus nuevos algoritmos de búsqueda, esperan encontrar más de estos objetos en los próximos años.

"Cuando se mira al cielo de una forma que no se había hecho antes, casi siempre hay algo que encontrar", afirma el astrofísico Jason Hessels, de la Universidad de Ámsterdam. Él y sus colegas están colaborando con Hurley-Walker en la búsqueda de más objetos de este tipo con el conjunto de antenas de radio LOFAR repartidas por los Países Bajos y otros países europeos.

Y aunque los investigadores no están seguros de qué son estas dos estrellas, Hurley-Walker se deleita con el hecho de que parecen haber tropezado con algo nuevo. "Es mi sueño hecho realidad", afirma.