J1818.0-1607, Chandra estudia un magnetar extraordinario.

En 2020, los astrónomos agregaron un nuevo miembro a una familia exclusiva de objetos exóticos con el descubrimiento de una magnetar. Las nuevas observaciones del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA ayudan a respaldar la idea de que también es un púlsar, lo que significa que emite pulsos regulares de luz.

Imágenes de rayos X e infrarrojos de J1818.0-1607. Esta imagen contiene una magnetar excepcional, un tipo de estrella de neutrones con campos magnéticos muy potentes. Los astrónomos han encontrado evidencia de que este objeto puede ser el magnetar más joven conocido (alrededor de 500 años en el período de tiempo de la Tierra). También es el que gira más rápido descubierto hasta ahora (gira alrededor de 1.4 veces por segundo). Las imágenes muestran una vista de cerca del magnetar en rayos X de Chandra en combinación con Spitzer y datos infrarrojos WISE que proporcionan un campo de visión más amplio. Los magnetares se forman cuando una estrella masiva se queda sin combustible nuclear y su núcleo colapsa sobre sí mismo. Crédito: Rayos X: NASA / CXC / Univ. de Virginia Occidental / H. Blumer; Infrarrojos (Spitzer y Wise): NASA / JPL-CalTech / Spitzer.

Los magnetares son un tipo de estrella de neutrones, un objeto increíblemente denso compuesto principalmente por neutrones muy compactos, que se forma a partir del núcleo colapsado de una estrella masiva durante una supernova.

Lo que distingue a los magnetares de otras estrellas de neutrones es que también tienen los campos magnéticos conocidos más poderosos del Universo. Por contexto, la fuerza del campo magnético de nuestro planeta tiene un valor de aproximadamente un Gauss, mientras que un imán de refrigerador mide aproximadamente 100 Gauss. Los magnetares, por otro lado, tienen campos magnéticos de alrededor de un millón de billones de Gauss. Si una magnetar estuviera ubicada a una sexta parte del camino a la Luna (unas 40.000 millas), borraría los datos de todas las tarjetas de crédito de la Tierra.

El 12 de marzo de 2020, los astrónomos detectaron una nueva magnetar con el telescopio Swift Neil Gehrels de la NASA. Este es solo el 31º magnetar conocido, de las aproximadamente 3.000 estrellas de neutrones conocidas, enlace artículo.

Después de observaciones de seguimiento, los investigadores determinaron que este objeto, denominado J1818.0-1607, era especial por otras razones. Primero, puede ser la magnetar más joven conocida, con una edad estimada en unos 500 años. Esto se basa en la rapidez con la que se está desacelerando la velocidad de rotación y en la suposición de que nació girando mucho más rápido. En segundo lugar, también gira más rápido que cualquier magnetar descubierto anteriormente, girando una vez cada 1,4 segundos.

Las observaciones de Chandra de J1818.0-1607 obtenidas menos de un mes después del descubrimiento con Swift dieron a los astrónomos la primera vista de alta resolución de este objeto en rayos X. Los datos de Chandra revelaron una fuente puntual donde se encontraba la magnetar, que está rodeada por una emisión difusa de rayos X, probablemente causada por rayos X que se reflejan en el polvo ubicado en sus alrededores. (Parte de esta emisión difusa de rayos X también puede provenir de los vientos que se alejan de la estrella de neutrones).

Imagen de primer plano de J1818.0-1607 (Crédito: Rayos X: NASA / CXC / Univ. Of West Virginia / H. Blumer; Infrarrojos (Spitzer y Wise): NASA / JPL-CalTech / Spitzer).

Harsha Blumer de la Universidad de West Virginia y Samar Safi-Harb de la Universidad de Manitoba en Canadá publicaron recientemente los resultados de las observaciones de Chandra de J1818.0-1607 en The Astrophysical Journal Letters.

Esta imagen compuesta contiene un amplio campo de visión en el infrarrojo de dos misiones de la NASA, el Telescopio Espacial Spitzer y el Explorador de Encuesta de Infrarrojos de Campo Amplio (WISE), tomada antes del descubrimiento del magnetar. Los rayos X de Chandra muestran el magnetar en púrpura. La magnetar se encuentra cerca del plano de la Vía Láctea a una distancia de unos 21.000 años luz de la Tierra.

Otros astrónomos también han observado J1818.0-1607 con radiotelescopios, como Karl Jansky Very Large Array (VLA) de la NSF, y han determinado que emite ondas de radio. Esto implica que también tiene propiedades similares a las de un típico "púlsar impulsado por rotación", un tipo de estrella de neutrones que emite rayos de radiación que se detectan como pulsos repetidos de emisión a medida que gira y se ralentiza. Se ha registrado que solo cinco magnetares, incluido este, también actúan como púlsares, lo que constituye menos del 0,2% de la población de estrellas de neutrones conocida.

Las observaciones de Chandra también pueden apoyar esta idea general. Safi-Harb y Blumer estudiaron la eficiencia con la que J1818.0-1607 convierte la energía de su tasa decreciente de giro en rayos X. Llegaron a la conclusión de que esta eficiencia es menor que la que se encuentra típicamente para los magnetares, y probablemente dentro del rango encontrado para otros púlsares impulsados ​​por rotación.

Se esperaría que la explosión que creó una magnetar de esta edad hubiera dejado un campo de escombros detectable. Para buscar este remanente de supernova, Safi-Harb y Blumer observaron los rayos X de Chandra, los datos infrarrojos de Spitzer y los datos de radio del VLA. Basándose en los datos de Spitzer y VLA, encontraron posible evidencia de un remanente, pero a una distancia relativamente grande del magnetar. Para cubrir esta distancia, el magnetar tendría que haber viajado a velocidades muy superiores a las de las estrellas de neutrones más rápidas conocidas, incluso asumiendo que es mucho más antigua de lo esperado, lo que permitiría más tiempo de viaje.

Imagen de autor del telescopio espacial de rayos X Chandra de la NASA. Crédito: NASA

Una preimpresión del artículo Astrophysical Journal Letters de Blumer y Safi-Harb que describe estos resultados está disponible en línea.

El Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA administra el programa Chandra. El Centro de Rayos X Chandra del Observatorio Astrofísico Smithsoniano controla la ciencia desde Cambridge Massachusetts y las operaciones de vuelo desde Burlington, Massachusetts.

• Publicado en Chandra el 8 de enero del 2021, enlace publicación.