Magnetar: así se encontró uno de los fenómenos más raros del espacio

El 12 de noviembre de 2023, una enorme ráfaga de radiación gamma alcanzó el satélite INTEGRAL de la Agencia Espacial Europea. La ráfaga de radiación sólo duró una décima de segundo, pero inmediatamente se lanzó una alerta a los astrónomos de todo el mundo, que se apresuraron a dirigir sus instrumentos hacia el punto del espacio profundo de donde procedían los rayos gamma para ver si podían encontrar su fuente. Fue entonces cuando las cosas empezaron a ponerse realmente extrañas.

Los rayos gamma son chorros energéticos increíblemente brillantes que proceden del espacio profundo y, en ocasiones, alcanzan la Tierra. Se vienen detectando desde la década de 1960, y los astrónomos creían saber lo suficiente sobre el fenómeno como para sospechar que este rayo gamma era emitido por dos estrellas de neutrones que colisionaban muy lejos en el espacio. Las estrellas de neutrones son los núcleos increíblemente densos de las estrellas muertas, y sus colisiones pueden ser explosivas y emitir rayos gamma y otras radiaciones, seguidas de ondas gravitacionales.

"Si se hubiera tratado de un estallido de rayos gamma normal, lo que la gente habría esperado es ver el llamado resplandor posterior", explica Sandro Mereghetti, investigador del Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica Milano de Italia; "incluso las ráfagas cortas de rayos gamma emiten entonces radiación en rayos X en la banda óptica y en la banda de radio que dura varias horas o incluso días".

Pero eso no es en absoluto lo que encontraron los astrónomos.

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Orígenes raros

Los rayos X no aparecían por ninguna parte. Mereghetti y un equipo de científicos plantearon la hipótesis de que el origen de la radiación gamma en este caso podría ser una de las explosiones más raras y potentes del universo conocido: una llamarada gigante emitida por un magnetar, un tipo de estrella de neutrones altamente magnética que, a pesar de tener el tamaño de una pequeña ciudad, tiene la misma masa que nuestro sol.

Los magnetares, que al igual que otras estrellas de neutrones nacen del colapso de estrellas mucho más gigantes, tienen campos magnéticos extremadamente potentes (miles de veces más fuertes que los de otras estrellas de neutrones) por razones que aún desconciertan a los astrónomos.

"Los magnetares funcionan gracias a la descomposición del campo magnético", explica Mereghetti; "y esto provoca mucho calor, por lo que se trata de objetos calientes por este proceso, que también causa la emisión de llamaradas gigantes". Lo que sucede, dice, es que los campos magnéticos finalmente se rompen, un proceso similar a lo que ocurre en el sol cuando sus campos magnéticos se rompen y eructan eyecciones de masa coronal, llamaradas de energía que pueden causar auroras aquí en la Tierra.

Estas eyecciones de nuestro Sol son potentes y a menudo consisten en miles de millones de toneladas de plasma. Pero palidecen en comparación con una llamarada magnetar gigante, que puede emitir, en tan sólo una centésima de segundo, la misma cantidad de energía que el Sol a lo largo de un millón de años.

"Las estrellas de neutrones son la materia más densa del universo, por lo que si se sigue añadiendo masa, con el tiempo colapsarán hasta convertirse en un agujero negro, que ya no es materia", explica Eric Burns, profesor adjunto de astrofísica en la Universidad Estatal de Luisiana (Estados Unidos), que no participó en el nuevo trabajo; "así que esa densidad extrema permite a ese objeto albergar campos magnéticos increíblemente potentes. Si no fuera tan denso, los campos magnéticos simplemente destrozarían la estrella".

Esas condiciones únicas hacen que los magnetares sean raros y que sus llamaradas gigantes lo sean aún más. Según Mereghetti, los estallidos de rayos gamma se detectan aproximadamente una vez al mes, pero en los últimos 50 años sólo se han observado tres llamaradas gigantes de magnetar desde el interior de los 100 000 millones de estrellas de la Vía Láctea. Detectar las llamaradas desde fuera de nuestra galaxia es aún más difícil, ya que es necesario apuntar el detector en la dirección correcta y ser capaz de diferenciar su radiación de otras fuentes de explosiones de rayos gamma.

Sin embargo, por primera vez, Merenghetti y sus colegas lo han conseguido. Su hipótesis (un magnetar) parece haber dado sus frutos y les ha proporcionado una primicia científica.

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La vida de las estrellas

En un nuevo artículo publicado en Nature, Mereghetti y su equipo defienden que la erupción detectada en noviembre de 2023 fue el resultado de una llamarada gigante de un magnetar situado en la galaxia M82, a 12 000 años luz de distancia.

"En el pasado, ha habido algunos casos de descubrimientos tentativos de llamaradas gigantes en galaxias externas, pero el que reportamos es mucho más convincente sólo porque es el más localizado, con un procedimiento mucho mejor", dice.

Los resultados tienen a los astrónomos "excepcionalmente entusiasmados", dice Burns, sobre todo por el origen en M82. Debido a los efectos de su proximidad a otra galaxia, M82 es una especie de vivero de estrellas masivas, que son 10 veces más comunes allí que en la Vía Láctea. También es un lugar donde las estrellas viven deprisa y arden intensamente, lo que lo convierte en un objeto de estudio especialmente curioso.

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"Creemos que la población de magnetares en M82 es bastante grande, así que quizá no sea una coincidencia que este evento se descubriera en esta galaxia y no en otra", afirma Mereghetti.

El descubrimiento de su equipo fue fortuito: el satélite INTEGRAL se encontraba justo en las inmediaciones de M82 cuando llegó la radiación gamma. El satélite está a punto de reentrar en la atmósfera terrestre, y aún no se ha programado el lanzamiento de un sustituto. Mientras tanto, Mereghetti afirma que se prestará más atención a la galaxia M82 con la esperanza de detectar más erupciones gigantes. A su vez, éstas pueden ofrecer a los astrónomos valiosos datos sobre la física de los campos magnéticos intensos y el ciclo de vida de las estrellas.

"Las estrellas nacen, viven, mueren, explotan y producen otra estrella", explica; "hay un ciclo, una especie de biología en el universo, y los magnetares son uno de estos elementos en la estructura evolutiva de la vida de las estrellas".