top of page
astrotelescopios.com

“Completamente inesperado”: los científicos descubren una estrella muerta magnetizada co

Según un nuevo estudio, la luz de rayos X emitida por un cierto magnetar, una estrella muerta altamente magnetizada, parece indicar que la estrella tiene una superficie sólida y no tiene atmósfera.

Un estudio publicado en la revista Science ha utilizado datos del satélite Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) de la NASA para revelar que una estrella muerta altamente magnetizada conocida como magnetar tiene una superficie sólida sin atmósfera. Dirigido por investigadores de la Universidad de Padua, el estudio representa la primera vez que se observa luz polarizada de rayos X de un magnetar. Esta fue la primera vez que se observó luz polarizada de rayos X de un magnetar.

IXPE, una colaboración entre la NASA y la Agencia Espacial Italiana, permite a los científicos examinar la luz de rayos X en el espacio midiendo su polarización, la dirección de la oscilación de las ondas de luz. El equipo estudió el magnetar 4U 0142 + 61, ubicado en la constelación de Casiopea aproximadamente a 13.000 años luz de la Tierra.

Los magnetares son estrellas de neutrones, núcleos remanentes muy densos de estrellas masivas que han explotado como supernovas al final de sus vidas. A diferencia de otras estrellas de neutrones, tienen un inmenso campo magnético, el más poderoso del universo. Emiten rayos X brillantes y muestran períodos erráticos de actividad, con la emisión de ráfagas y llamaradas que pueden liberar en solo un segundo una cantidad de energía millones de veces mayor que la que emite nuestro Sol en un año. Se cree que están alimentados por sus campos magnéticos ultrapotentes, de 100 a 1.000 veces más fuertes que las estrellas de neutrones estándar.

El equipo de investigación encontró una proporción mucho menor de luz polarizada de lo que se esperaría si los rayos X pasaran a través de una atmósfera. (La luz polarizada es luz donde el movimiento está en la misma dirección, es decir, los campos eléctricos vibran solo de una manera. Una atmósfera actúa como un filtro, seleccionando solo un estado de polarización de la luz).

El equipo también descubrió que para las partículas de luz a energías más altas, el ángulo de polarización, el ondulación, se invirtió exactamente 90 grados en comparación con la luz a energías más bajas, siguiendo lo que los modelos teóricos predecirían si la estrella tenía una corteza sólida rodeada por una magnetosfera externa llena de corrientes eléctricas.

La coautora principal, la profesora Silvia Zane (UCL Mullard Space Science Laboratory), miembro del equipo científico IXPE, dijo: “Esto fue completamente inesperado. Estaba convencido de que habría una atmósfera. El gas de la estrella ha alcanzado un punto de inflexión y se ha vuelto sólido de una manera similar a como el agua podría convertirse en hielo. Esto es el resultado del campo magnético increíblemente fuerte de la estrella.

“Pero, al igual que con el agua, la temperatura también es un factor: un gas más caliente requerirá un campo magnético más fuerte para volverse sólido.

“El siguiente paso es observar estrellas de neutrones más calientes con un campo magnético similar, para investigar cómo la interacción entre la temperatura y el campo magnético afecta las propiedades de la superficie de la estrella”.

El autor principal, el Dr. Roberto Taverna, de la Universidad de Padua, dijo: “La característica más emocionante que pudimos observar es el cambio en la dirección de polarización con energía, con el ángulo de polarización oscilando exactamente 90 grados.

“Esto está de acuerdo con lo que los modelos teóricos predicen y confirman que los magnetares están dotados de campos magnéticos ultra fuertes”.

La teoría cuántica predice que la luz que se propaga en un entorno fuertemente magnetizado está polarizada en dos direcciones, paralela y perpendicular al campo magnético. La cantidad y la dirección de la polarización observada llevan la huella de la estructura del campo magnético y del estado físico de la materia en las proximidades de la estrella de neutrones, proporcionando información inaccesible de otra manera.

A altas energías, se espera que los fotones (partículas de luz) polarizados perpendicularmente al campo magnético dominen, lo que resulta en el cambio de polarización de 90 grados observado.

El profesor Roberto Turolla, de la Universidad de Padua, quien también es profesor honorario en el Laboratorio de Ciencias Espaciales Mullard de la UCL, dijo: “La polarización a bajas energías nos dice que el campo magnético es probablemente tan fuerte como para convertir la atmósfera alrededor de la estrella en un sólido o un líquido, un fenómeno conocido como condensación magnética”.

Se cree que la corteza sólida de la estrella está compuesta por una red de iones, mantenidos unidos por el campo magnético. Los átomos no serían esféricos sino alargados en la dirección del campo magnético.

Todavía es un tema de debate si los magnetares y otras estrellas de neutrones tienen atmósferas. Sin embargo, el nuevo documento es la primera observación de una estrella de neutrones donde una corteza sólida es una explicación confiable.

El profesor Jeremy Heyl de la Universidad de Columbia Británica (UBC) agregó: “También vale la pena señalar que incluir efectos de electrodinámica cuántica, como lo hicimos en nuestro modelado teórico, da resultados compatibles con la observación IXPE. Sin embargo, también estamos investigando modelos alternativos para explicar los datos de IXPE, para los cuales aún faltan simulaciones numéricas adecuadas”.

Referencia: “Polarized x-rays from a magnetar” de Roberto Taverna, Roberto Turolla, Fabio Muleri, Jeremy Heyl, Silvia Zane, Luca Baldini, Denis González-Caniulef, Matteo Bachetti, John Rankin, Ilaria Caiazzo, Niccolò Di Lalla, Victor Doroshenko, Manel Errando, Ephraim Gau, Demet Kırmızıbayrak, Henric Krawczynski, Michela Negro, Mason Ng, Nicola Omodei, Andrea Possenti, Toru Tamagawa, Keisuke Uchiyama, Martin C. Weisskopf, Ivan Agudo, Lucio A. Antonelli, Wayne H. Baumgartner, Ronaldo Bellazzini, Stefano Bianchi, Stephen D. Bongiorno, Raffaella Bonino, Alessandro Brez, Niccolò Bucciantini, Fiamma Capitanio, Simone Castellano, Elisabetta Cavazzuti, Stefano Ciprini, Enrico Costa, Alessandra De Rosa, Ettore Del Monte, Laura Di Gesu, Alessandro Di Marco, Immacolata Donnarumma, Michal Dovčiak, Steven R. Ehlert, Teruaki Enoto, Yuri Evangelista, Sergio Fabiani, Riccardo Ferrazzoli, Javier A. Garcia, Shuichi Gunji, Kiyoshi Hayashida, Wataru Iwakiri, Svetlana G. Jorstad, Vladimir Karas, Takao Kitaguchi, Jeffery J. Kolodziejczak, Fabio La Monaca, Luca Latronico, Ioannis Liodakis, Simone Maldera, Alberto Manfreda, Frédéric Marin, Andrea Marinucci, Alan P. Marscher, Herman L. Marshall, Giorgio Matt, Ikuyuki Mitsuishi, Tsunefumi Mizuno, Stephen C.-Y. Ng, Stephen L. O’Dell, Chiara Oppedisano, Alessandro Papitto, George G. Pavlov, Abel L. Peirson, Matteo Perri, Melissa Pesce-Rollins, Maura Pilia, Juri Poutanen, Simonetta Puccetti, Brian D. Ramsey, Ajay Ratheesh, Roger W. Romani, Carmelo Sgrò, Patrick Slane, Paolo Soffitta, Gloria Spandre, Fabrizio Tavecchio, Yuzuru Tawara, Allyn F. Tennant, Nicholas E. Thomas, Francesco Tombesi, Alessio Trois, Sergey S. Tsygankov, Jacco Vink, Kinwah Wu y Fei Xie, 3 de noviembre de 2022, Science. DOI: 10.1126/science.add0080

Portada: impresión artística muestra un magnetar en el cúmulo estelar Westerlund 1. Fotografía: ESO/L. Calçada

0 visualizaciones0 comentarios

Entradas Recientes

Ver todo
bottom of page