¿Un nuevo tipo de cuerpo celeste?

Se ha descubierto lo que parecer ser un nuevo tipo de objeto estelar, ya que su conducta y características no encajan con lo que se sabe acerca de la física de las estrellas de neutrones.

Una estrella de neutrones se crea cuando una estrella de gran masa agota su combustible nuclear y se derrumba sobre sí misma. Parte de ella es expulsada al espacio por una tremenda explosión (supernova), pero el núcleo perdura, compactado hasta tal punto que en los átomos los electrones se “empotran” contra los protones, dando lugar a una materia exótica hecha mayormente de neutrones. El astro resultante hecho de esa materia recibe por ello el nombre de “estrella de neutrones”.

El nuevo hallazgo es obra de un equipo liderado por la Universidad Curtin y el Centro Internacional para la Investigación de Radioastronomía (ICRAR) en Australia. En la investigación también ha participado el Instituto de Ciencias del Espacio (ICE), adscrito al Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) en España.

El objeto estelar es solo el segundo de este tipo detectado hasta ahora. El primero fue descubierto por Tyrone O'Doherty, de la Universidad Curtin en Australia.

El nuevo y extraño astro, llamado GPM J1839−10, se descubrió utilizando el MWA (Murchison Widefield Array), un radiotelescopio en el interior de Australia occidental. Se encuentra a 15.000 años-luz de la Tierra.

El primer objeto de este tipo que fue detectado fue transitorio y solo brilló en el cielo durante unos meses. En cambio, este nuevo objeto se puede localizar en archivos de observaciones que se remontan hasta 1988. Los investigadores del ICE Nanda Rea y Francesco Coti Zelati dirigieron las observaciones de seguimiento de este nuevo objeto utilizando el Gran Telescopio Canarias (GTC), el telescopio óptico más grande del mundo, ubicado en La Palma, Canarias, España, junto con el telescopio espacial de rayos X XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea (ESA), y coordinaron la interpretación física de los resultados. “Descubrir dos sistemas de este tipo en tan poco tiempo nos dice que son muy comunes en el universo”, afirma Nanda Rea, del ICE y del Instituto de Estudios Espaciales de Cataluña (IEEC).

Al principio, el equipo no podía explicar lo que había encontrado. En enero de 2022, publicaron un estudio al respecto en el que dieron una primera descripción del enigmático objeto transitorio que aparecía y desaparecía de manera intermitente, emitiendo fuertes rayos de energía tres veces por hora. Entre julio y septiembre de ese mismo año, el equipo escaneó el cielo empleando el telescopio MWA. Pronto encontraron lo que andaban buscando en la señal de GPM J1839−10, que emite ráfagas de energía que duran hasta cinco minutos, cinco veces más largas que las del primer objeto detectado de este tipo. Otros telescopios sirvieron para confirmar el descubrimiento y obtener más datos sobre las características únicas del objeto. Entre ellos, tres radiotelescopios CSIRO en Australia, el radiotelescopio MeerKAT en Sudáfrica, el telescopio espacial XMM-Newton y el Gran Telescopio Canarias.

Con las características y las coordenadas celestes de GPM J 1839-10, el equipo también comenzó a buscar en los archivos observacionales de los principales radiotelescopios del mundo. Encontraron resultados en los archivos del GMRT (Giant Metrewave Radio Telescope) en la India, y del VLA (Very Large Array) en EE.UU., que tenían registros de observaciones que datan de hasta 1988. "Aquello fue increíble, nuestros telescopios registraron por primera vez pulsos de este objeto, pero nadie se dio cuenta y permanecieron ocultos en los datos durante 33 años. Lo pasaron por alto porque no esperaban encontrar algo así", explica Natasha Hurley-Walker, del equipo de investigación.

“Los púlsares de periodo largo se han pasado por alto en los sondeos de radio realizados hasta ahora. Estos sondeos están diseñados para escanear un área amplia del cielo, pero solo observan una región en particular durante un corto período de tiempo, generalmente solo unos minutos. Este enfoque es muy efectivo para detectar púlsares con periodos de giro que van desde milisegundos a segundos. Sin embargo, lamentablemente se queda corto a la hora de capturar un número suficiente de pulsos consecutivos de púlsares de periodo largo”, afirma Coti Zelati, investigador del ICE y miembro del IEEC.

Recreación artística del misterioso cuerpo celeste. (Imagen: ICRAR)

Un objeto estelar debajo de la 'línea de la muerte'

No todos los púlsares producen ondas de radio. Se cree que algunos se encuentran por debajo de la llamada 'línea de la muerte', un umbral crítico donde el campo magnético de una estrella se vuelve demasiado débil para acelerar las partículas responsables de las ondas de radio. "Hemos estudiado en detalle la emisión de un posible púlsar o magnetar que gira tan lentamente -utilizando simulaciones por ordenador detalladas- y la emisión brillante de estos sistemas, junto con sus rotaciones lentas, desafía el escenario actual para la emisión de radio del púlsar, que se encuentra debajo de las llamadas 'líneas de la muerte”, señala Rea.

El descubrimiento tiene implicaciones importantes para nuestra comprensión de la física de las estrellas de neutrones y las enanas blancas, así como el comportamiento de los campos magnéticos en entornos extremos. También plantea nuevas preguntas sobre la formación y evolución de los magnetares y posiblemente podría ayudar a esclarecer el origen de fenómenos misteriosos como las ráfagas rápidas de ondas de radio.

El grupo de investigación de la profesora Rea en el ICE, en particular Celsa Pardo, Michele Ronchi y Vanessa Graber, han realizado más simulaciones para predecir cuántos de estos objetos cabe esperar ver en función de su todavía desconocida naturaleza. Los equipos de la Universidad Curtin y del ICE esperan descubrir más estallidos periódicos de radio en el futuro, lo que podría ayudar a comprender finalmente la naturaleza de estos fascinantes y enigmáticos objetos.

El estudio se titula “A long-period radio transient active for three decades.”. Y se ha publicado en la revista académica Nature. (Fuente: Jorge Rivero / Alba Calejero / ICE / CSIC / NCYT de Amazings)