Astroseti.org

Datos de rayos X y gamma de los observatorios orbitales XMM-Newton e Integral de la ESA se han usado para comprobar, por primera vez, los procesos físicos por los que los magnetares, una clase poco habitual de estrellas de neutrones, brillan en rayos X.

Impresión artística de un magnetar. Crédito de la imagen: © 2008 Sky & Telescope: Gregg Dinderman (pulsar sobre la imagen para ampliarla)

Las estrellas de neutrones son los restos de estrellas masivas (10-50 veces la masa del Sol) que se han colapsado sobre sí mismas por su propio peso. Constituídas casi por completo por neutrones (partículas subatómicas sin carga eléctrica), estos cadáveres estelares concentran una masa mayor que la del Sol en el interior de una esfera de unos 20 km de diámetro.

Son tan densas que una cucharadita de la materia de la que están hechas las estrellas de neutrones pesaría unos cien millones de toneladas. Otras dos propiedades físicas caracterizan a una estrella de neutrones: su rápida rotación y su intenso campo magnético.

Los magnetares forman una clase de estrellas de neutrones con campos magnéticos extremadamente intensos. Con campos magnéticos mil veces más intensos que los de las estrellas de neutrones ordinarias, son los imanes más fuertes conocidos en el cosmos.

Como comparación, serían necesarios 10 billones de los imanes de mano que utilizamos habitualmente para generar un campo magnético comparable (la mayoría de los medios de almacenamiento de información, por ejemplo, resultarían borrados instantáneamente si se expusieran a un campo magnético de una billonésima parte de esta intensidad).

Impresión artística del XMM-Newton. Crédito de la imagen: ESA (Imagen de C. Carreau) (pulsar sobre la imagen para ampliarla)

Hasta ahora se han encontrado unos 15 magnetares. Cinco de ellos se conocen como Repetidores Gamma Débiles (Soft Gamma Repeaters, SGRs), porque liberan esporádicamente estallidos cortos (de alrededor de 0.1 s) e intensos de de rayos gamma de baja energía (débiles) y rayos X de alta energía. El resto, unos 10, se asocian a Púlsares de Rayos X Anómalos (Anomalous X-ray Pulsars, AXPs). Aunque en principio se creía que los SGRs y los AXPs eran objetos diferentes, ahora sabemos que comparten muchas propiedades y que su actividad se alimenta de sus intensos campos magnéticos.

Los magnetares son diferentes a las estrellas de neutrones 'ordinarias' porque se cree que su campo magnético interno tiene suficiente intensidad como para retorcer la corteza estelar. Como en un circuito alimentado por una pila gigantesca, esta torsión produce corrientes en forma de nubes de electrones que fluyen alrededor de la estrella. Estas corrientes interaccionan con la radiación procedente de la superficie estelar, produciendo los rayos X.

Impresión artística del observatorio orbital de rayos gamma de la ESA, Integral. Crédito de la imagen: ESA (pulsar sobre la imagen para ampliarla)

Hasta ahora, los científicos no podían comprobar sus predicciones, dado que no es posible producir campos magnéticos de tan grande intensidad en los laboratorios de la Tierra.

Para entender este fenómeno, un equipo liderado por el doctor Nanda Rea de la Universidad de Amsterdam utilizó datos del XMM-Newton e Integral para buscar estas densas nubes de electrones alrededor de todos los magnetares, por primera vez.

El equipo de Rea halló pruebas de que en efecto existen grandes corrientes de electrones, y pudieron medir la densidad de electrones, que es mil veces mayor que en un púlsar 'normal'. También han medido la velocidad típica a la que fluyen las corrientes de electrones. Con esto, los científicos han podido establecer un enlace entre un fenómeno observado y un proceso físico real, una pista importante para el puzle de comprender estos objetos celestes.

El equipo trabaja ahora duramente en desarrollar y probar modelos más detallados en la misma línea, para comprender por completo el comportamiento de la materia bajo la influencia de campos magnéticos de tanta intensidad.

Notas para editores:

El equipo incluye a la doctora Silvia Zane, de University College London, el profesor Roberto Turolla de la Universidad de Padua, el profesor Maxim Lyutikov de la Universidad de Purdue, y el doctor Diego Gotz de CEA-Saclay.

Los resultados aparecen en "Resonant cyclotron scattering in magnetars' emission" (Dispersión de ciclotrón resonante en las emisiones de magnetares), N. Rea, S. Zane, R. Turolla, M. Lyutikov and D. Gotz, publicado en Astrophysical Journal de 20 de Octubre de 2008.

Los equipos científicos del XMM-Newton tienen sus bases en varias instituciones de Europa y de los Estados Unidos, agrupadas en tres equipos de instrumentos y el Centro de Ciencia Exploratoria (Survey Science Centre, SSC) del XMM-Newton. Las operaciones científicas se gestionan en el Centro Europeo de Astronomía Espacial (European Space Astronomy Centre, ESAC) de la ESA, en Villanueva de la Cañada, cerca de Madrid, España. Las operaciones de la nave se gestionan en el Centro Europeo de Operaciones Espaciales (European Space Operation Centre, ESOC) en Darmstadt, Alemania.

Para más información:

Nanda Rea, Instituto Anton Pannekoek, Universidad de Amsterdam
Email: N.Rea @ uva.nl

Norbert Schartel, Científico de proyecto de ESA (XMM-Newton)
Email: Norbert.Schartel @ esa.int

Christoph Winkler, Científico de proyecto de ESA (Integral)
Email: Christoph.Winkler @ esa.int