Observan, por primera vez, una estrella con la superficie sólida y sin atmósfera

Los investigadores, cuyo trabajo se ha publicado en 'Science', lograron su hallazgo estudiando por primera vez la luz polarizada de rayos X emitida por un magnetar, algo que hicieron con el Explorador de Imágenes de Polarimetría de Rayos X de la NASA (IXPE). La colaboración IXPE entre la NASA y la Agencia Espacial Italiana permite a los científicos examinar la luz de rayos X en el espacio midiendo su polarización, es decir, la dirección en la que oscilan las ondas de luz. De este modo, el equipo estudió el magnetar 4U 0142+61, ubicado en la constelación de Casiopea, aproximadamente a 13.000 años luz de la Tierra.

Como es bien sabido, los magnetares son un tipo de estrellas de neutrones: núcleos muy densos, remanentes de estrellas masivas que explotaron como supernovas al final de sus vidas. Pero a diferencia de otras estrellas de neutrones, los magnetares tienen un inmenso campo magnético, entre los más poderosos del Universo. Emiten rayos X brillantes y muestran periodos de actividad erráticos, emitiendo ráfagas y llamaradas que pueden liberar en tan solo un segundo una cantidad de energía millones de veces mayor que la que emite nuestro Sol en un año entero. Se cree que esas impresionantes emisiones energéticas están alimentadas, precisamente, por sus descomunales campos magnéticos, entre 100 y 1.000 veces más fuertes que los de las estrellas de neutrones estándar.

En su estudio de 4U 0142+61, los investigadores hallaron una proporción mucho menor de luz polarizada de lo que se esperaría si los rayos X atravesaran una atmósfera. La luz polarizada es luz en la que el movimiento se produce todo en la misma dirección, es decir, los campos eléctricos vibran solo de una manera. Una atmósfera actúa como un filtro, seleccionando sólo un estado de polarización de la luz. Taverna y su equipo descubrieron también que para las partículas de luz a energías más altas, el ángulo de polarización se invirtió exactamente 90 grados en comparación con la luz a energías más bajas, siguiendo lo que los modelos teóricos mostrarían si la estrella tuviera una corteza sólida rodeada por una magnetosfera externa repleta de corrientes eléctricas.

Según explica Silvia Zane, coautora del articulo, «Esto fue algo totalmente inesperado. Estaba convencida de que habría una atmósfera. Pero aquí 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. Este es el resultado del campo magnético increíblemente fuerte de la estrella».

Para Taverna, «la característica más emocionante que pudimos observar fue el cambio en la dirección de polarización, con el ángulo de polarización oscilando exactamente 90 grados. Esto está de acuerdo con lo que predicen los modelos teóricos y confirma que los magnetares están dotados de campos magnéticos ultra fuertes».

La teoría cuántica, en efecto, 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 impronta de la estructura del campo magnético y del estado físico de la materia en la vecindad de la estrella de neutrones, proporcionando información que, de otro modo, resultaría inaccesible.

Los científicos piensan que la corteza sólida de la estrella está compuesta por una red de iones, unidos por el fuerte campo magnético. Los átomos no serían esféricos sino alargados en la dirección de ese campo. La cuestión de si los magnetares y otras estrellas de neutrones tienen o no una atmósfera es aún objeto de debate, pero este nuevo trabajo, con la primera detección fiable de una corteza sólida en un magnetar, ha inclinado la balanza.