Receta para crear un magnetar
Ilustración que representa al magnetar del cúmulo estelar Westerlund 1. - ESO/L. Calçada

Receta para crear un magnetar

Astrónomos creen haber resuelto el misterio de la formación de un raro tipo de estrella de neutrones, tan densa que una cucharilla del material que la forma pesa miles de millones de toneladas

josé manuel nieves
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Un equipo internacional de astrónomos, entre ellos varios españoles, cree haber resuelto el misterio de la formación de los magnetares, uno de los tipos más raros y energéticos de estrella de neutrones que existe. El estudio se publicará próximamente en la revista Astronomy and Astrophysics.

Cuando una estrella muy masiva (varias veces más que el Sol) se colapsa debido a su propia gravedad y explota en forma de supernova, el resultado final puede ser una estrella de neutrones o un agujero negro. Todo depende de la masa inicial que tuviera la estrella. Los magnetares constituyen una exótica y muy poco frecuente clase de estrella de neutrones. Igual que ellas, son muy pequeñas (apenas unos km. de diámetro), pero increíblemente densas. Hasta el punto que una simple cucharilla de café del material que la forma puede tener una masa de miles de millones de toneladas. Además de eso, estos "cadáveres estelares" suelen mostrar también unos campos magnéticos extremadamente potentes. A través de su superficie, los magnetares emiten una enorme cantidad de rayos gamma debido a súbitos ajustes (conocidos como "terremotos estelares") que se producen debido al enorme estrés al que están sometidas.

El cúmulo estelar Westerlund 1, a 16.000 años luz de distancia, alberga uno de las dos docenas de magnetares que se conocen en la Vía Láctea, nuestra galaxia. Su impronunciable nombre es CXOU J164710.2-455216 y hasta ahora ha traído de cabeza a los astrónomos que se empeñan desde hace años en arrancarle sus secretos.

En palabras de Simon Clark, autor principal de un estudio sobre este extravagante objeto, "en nuestros primeros trabajos (en 2005) mostramos que este magnetar tuvo que haber nacido durante la muerte explosiva de una estrella cuarenta veces más masiva que el Sol. Pero eso representa un problema, ya que una estrella tan grande debería convertirse en un agujero negro después de la explosión, y no en una estrella de neutrones. No entendíamos cómo podía haberse convertido en un magnetar.

Los astrónomos propusieron entonces una solución al misterio, y sugirieron que el magnetar pudo formarse gracias a las interacciones de dos estrellas muy masivas (en lugar de una sola) en órbita una alrededor de la otra. Un sistema binario tan compacto que podría caber holgadamente dentro de la órbita de la Tierra alrededor del Sol.

Sin embargo, hasta ahora nadie había sido capaz de detectar a la estrella compañera junto al magnetar de Westerlund 1, así que los investigadores decidieron utilizar el VLT (Very Large Telescope, en Chile) para buscarla en otras zonas del cúmulo. Buscaron estrellas errantes, objetos que se movieran a través del cúmulo a grandes velocidades. Se trataba de encontrar estrellas que pudieran haber sido "expulsadas" de las cercanías de la supernova como consecuencia de la explosión que formó el magnetar. Y encontraron una estrella, Cl-Westerlund 1 W 5, que parecía haber hecho exactamente eso.

"No solo esta estrella tiene la velocidad que esperaríamos ver si hubiera sido expulsada por la explosión de la supernova -añade Ben Ritchie, coautor del estudio- sino que la combinación de su escasa masa, alta luminosidad y riqueza en compuestos de carbono parece imposible de conseguir por una sola estrella. Se trata sin duda de una estrella que debió formarse junto a otra, en un sistema binario".

«Pasa la bola»

El descubrimiento ha permitido a los astrónomos reconstruir la trayectoria vital de la estrella y el proceso que hizo posible que se formara un magnetar en lugar de un agujero negro. En una primera fase, la estrella más masiva de las dos empezó a agotar su combustible y a transferir sus capas superficiales a su compañera con menos masa (la que se convertiría después en el magnetar), haciendo que ésta rotara cada vez más y más rápidamente. Una rotación rápida, en efecto, es un ingrediente esencial para la formación del fortísimo campo magnético de un magnetar.

En una segunda fase, y como consecuencia de la transferencia de masa, la compañera se hizo tan masiva que tuvo que desprenderse de una parte de su recién adquirida masa. La mayor parte de esta masa eyectada se perdió en el espacio, pero una fracción de ella regresó de nuevo a la estrella que la había cedido al principio y que hoy vemos brillar como Cl-Westerlund 1 W 5.

"Es este proceso de intercambio de materiales lo que hizo posible la composición química única de Cl-Westerlund 1 W 5 - afirma por su parte el español Francisco Najarro, del Centro de Astrobiología y miembro del equipo- y lo que permitió a su compañera reducir su masa hasta los niveles necesarios para que terminara convirtiéndose en un magnetar y no en un agujero negro. Un juego estelar de ´pasa la bola´ que tuvo consecuencias cósmicas".

Parece ser, pues, que formar parte de un sistema binario podría ser un ingrediente esencial en la receta necesaria para formar un magnetar. La rápida rotación creada por la transferencia de masa de una estrella a la otra también es imprescindible para que se forme el potentísimo campo magnético de los magnetares. Y la segunda transferencia de masa, en sentido contrario, es lo que permite a la estrella "adelgazar" lo suficiente para que, en el momento de su muerte, se convierta en un magnetar y no en un agujero negro.