¿Qué está causando misteriosas ráfagas de ondas de radio desde el espacio profundo? Los astrónomos pueden estar un paso más cerca de proporcionar una respuesta a esa pregunta. Dos telescopios de rayos X de la NASA observaron recientemente uno de estos eventos, conocido como ráfaga rápida de radio, pocos minutos antes y después de que ocurriera. Esta visión sin precedentes pone a los científicos en el camino para comprender mejor estos eventos de radio extremos.
Si bien solo duran una fracción de segundo, las ráfagas rápidas de radio pueden liberar tanta energía como el Sol en un año. Su luz también forma un rayo láser, lo que los diferencia de las explosiones cósmicas más caóticas.
Debido a que las ráfagas son tan breves, a menudo es difícil determinar de dónde provienen. Antes de 2020, los que fueron rastreados hasta su origen se originaron fuera de nuestra propia galaxia, demasiado lejos para que los astrónomos puedan ver qué los creó. Luego, una ráfaga de radio rápida estalló en la galaxia natal de la Tierra, originada por un objeto extremadamente denso llamado magnetar, los restos colapsados de una estrella que explotó.
En octubre de 2022, el mismo magnetar, llamado SGR 1935+2154, produjo otra ráfaga de radio rápida, esta vez estudiada en detalle por el NICER (Explorador de Composición Interior de Estrellas de Neutrones) de la NASA en la Estación Espacial Internacional y el NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) en órbita terrestre baja. Los telescopios observaron el magnetar durante horas, vislumbrando lo que sucedía en la superficie del objeto fuente y en sus alrededores inmediatos, antes y después de la rápida ráfaga de radio. Los resultados, descritos en un nuevo estudio publicado el 14 de febrero en la revista Nature, son un ejemplo de cómo los telescopios de la NASA pueden trabajar juntos para observar y dar seguimiento a eventos de corta duración en el cosmos.
La explosión ocurrió entre dos "fallas", cuando el magnetar de repente comenzó a girar más rápido. Se estima que SGR 1935+2154 tiene unas 12 millas (20 kilómetros) de ancho y gira unas 3,2 veces por segundo, lo que significa que su superficie se movía a unas 7.000 mph (11.000 kph). Ralentizarlo o acelerarlo requeriría una cantidad significativa de energía. Es por eso que los autores del estudio se sorprendieron al ver que entre fallas, el magnetar se desaceleró a menos de su velocidad anterior a la falla en solo nueve horas, o aproximadamente 100 veces más rápido de lo que se ha observado en un magnetar.
"Por lo general, cuando ocurren fallas, el magnetar tarda semanas o meses en volver a su velocidad normal", dijo Chin-Ping Hu, astrofísico de la Universidad Nacional de Educación Changhua en Taiwán y autor principal del nuevo estudio. "Así que claramente están sucediendo cosas con estos objetos en escalas de tiempo mucho más cortas de lo que pensábamos anteriormente, y eso podría estar relacionado con la rapidez con la que se generan las ráfagas de radio".
Ciclo de centrifugado
Al tratar de reconstruir exactamente cómo los magnetares producen ráfagas de radio rápidas, los científicos tienen muchas variables a considerar.
Por ejemplo, los magnetares (que son un tipo de estrella de neutrones) son tan densos que una cucharadita de su material pesaría alrededor de mil millones de toneladas en la Tierra. Una densidad tan alta también significa una fuerte atracción gravitatoria: un malvavisco que caiga sobre una estrella de neutrones típica impactaría con la fuerza de una bomba atómica primitiva.
La fuerte gravedad significa que la superficie de un magnetar es un lugar volátil, que libera regularmente ráfagas de rayos X y luz de mayor energía. Antes de la ráfaga rápida de radio que se produjo en 2022, el magnetar comenzó a liberar erupciones de rayos X y rayos gamma (longitudes de onda de luz aún más energéticas) que se observaban en la visión periférica de los telescopios espaciales de alta energía. Este aumento en la actividad llevó a los operadores de la misión a apuntar NICER y NuSTAR directamente al magnetar.
"Todas esas ráfagas de rayos X que ocurrieron antes de esta falla habrían tenido, en principio, suficiente energía para crear una ráfaga de radio rápida, pero no fue así", dijo el coautor del estudio Zorawar Wadiasingh, científico investigador de la Universidad de Maryland, College Park y el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA. "Así que parece que algo cambió durante el período de desaceleración, creando el conjunto adecuado de condiciones".
¿Qué más podría haber sucedido con SGR 1935+2154 para producir una ráfaga de radio rápida? Un factor podría ser que el exterior de un magnetar es sólido, y la alta densidad aplasta el interior en un estado llamado superfluido. De vez en cuando, los dos pueden desincronizarse, como el agua chapoteando dentro de una pecera giratoria. Cuando esto sucede, el fluido puede entregar energía a la corteza. Los autores del artículo creen que esto es probablemente lo que causó ambas fallas que marcaron la ráfaga de radio rápida.
Si la falla inicial causó una grieta en la superficie del magnetar, podría haber liberado material del interior de la estrella al espacio como una erupción volcánica. La pérdida de masa hace que los objetos giratorios se ralenticen, por lo que los investigadores creen que esto podría explicar la rápida desaceleración del magnetar.
Pero después de haber observado solo uno de estos eventos en tiempo real, el equipo aún no puede decir con certeza cuál de estos factores (u otros, como el poderoso campo magnético del magnetar) podría conducir a la producción de una ráfaga de radio rápida. Es posible que algunos no estén conectados a la ráfaga en absoluto.
"Sin duda, hemos observado algo importante para nuestra comprensión de las ráfagas rápidas de radio", dijo George Younes, investigador de Goddard y miembro del equipo científico de NICER especializado en magnetares. "Pero creo que todavía necesitamos muchos más datos para completar el misterio".
Más sobre la misión
Una misión Small Explorer dirigida por Caltech y administrada por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California para la Dirección de Misiones Científicas de la agencia en Washington, NuSTAR fue desarrollada en asociación con la Universidad Técnica Danesa y la Agencia Espacial Italiana (ASI). La nave espacial fue construida por Orbital Sciences Corp. en Dulles, Virginia. El centro de operaciones de la misión de NuSTAR se encuentra en la Universidad de California, Berkeley, y el archivo oficial de datos se encuentra en el Centro de Investigación del Archivo Científico de Astrofísica de Alta Energía de la NASA en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA. ASI proporciona la estación terrestre de la misión y un archivo de datos espejo. Caltech administra el JPL para la NASA.
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