El Hubble investiga el lugar de nacimiento de un magnetar

Los magnetares son remanentes estelares ultradensos con campos magnéticos extremadamente intensos. Investigadores que utilizan el Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA han descubierto que el magnetar SGR 0501+4516 no se originó en una supernova vecina, como se creía anteriormente. Se desconoce el lugar de nacimiento de este objeto, y SGR 0501+4516 es el candidato más probable en nuestra galaxia para un magnetar que no se originó en una supernova. Este descubrimiento fue posible gracias a los sensibles instrumentos del Hubble, así como a las precisas mediciones de referencia de la sonda espacial Gaia de la ESA.

En el centro de la imagen, se encuentra una esfera blanca-azulada muy brillante, que representa la estrella de neutrones, con filamentos blancos/azulados que emanan de sus regiones polares, representando las líneas del campo magnético. Algunos filamentos giran alrededor de la esfera central, conectando el polo norte magnético con el sur. Dos rayos azulados emanan de los dos polos opuestos hacia el espacio. El fondo azul intenso, que representa el espacio profundo, está salpicado de pequeñas manchas blancas brillantes que simbolizan las estrellas. Crédito: ESA

En 2008, el Observatorio Swift de la NASA detectó breves e intensos destellos de rayos gamma provenientes de las afueras de la Vía Láctea. La fuente, un objeto llamado SGR 0501+4516, es uno de los aproximadamente 30 magnetares conocidos en la Vía Láctea.

Un magnetar es un tipo especial de estrella de neutrones. Las estrellas de neutrones se encuentran entre los objetos más extremos del Universo. Estas estrellas suelen concentrar una masa superior a la del Sol en una esfera de neutrones de unos 20 kilómetros de diámetro. Como era de esperar, estos exóticos objetos pueden presentar diversos comportamientos extremos, como explosiones de rayos X y rayos gamma, campos magnéticos intensos y rotación rápida.

“Los magnetares son estrellas de neutrones, los restos inertes de estrellas, compuestos enteramente de neutrones. Son tan pesados ​​y densos que los electrones y protones que forman los átomos se han compactado formando neutrones. Lo que hace únicos a los magnetares son sus campos magnéticos extremos, miles de millones de veces más potentes que los imanes más potentes que tenemos en la Tierra”, afirmó Ashley Chrimes, autor principal del artículo sobre el descubrimiento publicado hoy en la revista Astronomy & Astrophysics . Chrimes es investigador de la Agencia Espacial Europea en el Centro Europeo de Investigación y Tecnología Espacial (ESTEC) en los Países Bajos.

Se cree que la mayoría de las estrellas de neutrones nacen en supernovas de colapso de núcleo. Estas espectaculares explosiones cósmicas ocurren cuando estrellas mucho más masivas que el Sol agotan el combustible para la fusión nuclear. Las capas externas de la estrella se desploman hacia el interior y rebotan en el núcleo colapsado en una explosión que puede eclipsar brevemente a una galaxia entera. 

Dado que los magnetares son en sí mismos estrellas de neutrones, la explicación natural de su formación es que también se originan en supernovas. Este parece ser el caso de SGR 0501+4516, que se encuentra prometedoramente cerca de un remanente de supernova llamado HB9. La separación entre el magnetar y el centro del remanente de supernova en el cielo es de tan solo 80 minutos de arco, o un poco más ancha que el dedo meñique visto desde la punta del brazo extendido.

Sin embargo, un estudio de una década con el Hubble puso en duda el lugar de nacimiento del magnetar. Tras las observaciones iniciales con telescopios terrestres poco después del descubrimiento de SGR 0501+4516, los investigadores aprovecharon la exquisita sensibilidad y la constante orientación del Hubble para detectar el tenue resplandor infrarrojo del magnetar en 2010, 2012 y 2020. Cada una de estas imágenes se alineó con un marco de referencia definido por las observaciones de la sonda Gaia de la Agencia Espacial Europea , que ha creado un mapa tridimensional extraordinariamente preciso de casi dos mil millones de estrellas en la Vía Láctea. Este método reveló el sutil movimiento del magnetar a medida que avanzaba lentamente por el cielo. Por lo tanto, este trabajo demuestra que el Hubble y Gaia de la ESA pueden revelar misterios nunca antes vistos al unir fuerzas.

“Todo este movimiento que medimos es menor que un solo píxel de una imagen del Hubble”, afirmó el coinvestigador Joe Lyman, de la Universidad de Warwick (Reino Unido). “Poder realizar estas mediciones con tanta robustez es una prueba irrefutable de la estabilidad a largo plazo del Hubble”.

Al rastrear la posición del magnetar, el equipo pudo medir su movimiento aparente en el cielo. Tanto la velocidad como la dirección del movimiento de SGR 0501+4516 demostraron que no podía asociarse con el remanente de supernova cercano. El rastreo de la trayectoria del magnetar miles de años atrás demostró que no existían otros remanentes de supernova ni cúmulos estelares masivos con los que pudiera asociarse.

Si SGR 0501+4516 no se originó en el remanente de supernova HB9, el magnetar debe ser mucho más antiguo que su edad reportada de 20 000 años, o debe haberse formado de otra manera. Los magnetares también podrían formarse mediante la fusión de dos estrellas de neutrones de menor masa o mediante un proceso llamado colapso inducido por acreción. Este proceso requiere un sistema estelar binario que contenga una enana blanca: el núcleo cristalizado de una estrella muerta similar al Sol. Si la enana blanca absorbe gas de su compañera, puede alcanzar una masa demasiado grande para sostenerse a sí misma, lo que provoca una explosión o, posiblemente, la creación de un magnetar.

Normalmente, este escenario provoca la ignición de reacciones nucleares y la explosión de la enana blanca, sin dejar rastro. Sin embargo, se ha teorizado que, en ciertas condiciones, la enana blanca puede colapsar y convertirse en una estrella de neutrones. Creemos que así podría haber nacido SGR 0501, añadió Andrew Levan, de la Universidad de Radboud (Países Bajos) y la Universidad de Warwick (Reino Unido).

SGR 0501+4516 es actualmente el mejor candidato para un magnetar en nuestra galaxia, que podría haberse formado mediante una fusión o un colapso inducido por acreción. Los magnetares que se forman mediante colapso inducido por acreción podrían explicar algunas de las misteriosas señales cósmicas conocidas como ráfagas rápidas de radio (RFB), que son breves pero potentes destellos de ondas de radio. En particular, este escenario podría explicar el origen de las ráfagas rápidas de radio que surgen de poblaciones estelares demasiado antiguas como para haber formado recientemente estrellas con la masa suficiente para explotar como supernovas.

“Las tasas de nacimiento de magnetares y los escenarios de formación se encuentran entre las preguntas más urgentes en la astrofísica de alta energía, con implicaciones para muchos de los eventos transitorios más poderosos del Universo, como los estallidos de rayos gamma, las supernovas superluminosas y los estallidos de radio rápidos”, dijo Nanda Rea del Instituto de Ciencias del Espacio en Barcelona, ​​España.

El equipo de investigación tiene planeadas más observaciones del Hubble para estudiar los orígenes de otros magnetares en la Vía Láctea, ayudando a comprender cómo se forman estos objetos extremos.

Más información

El telescopio espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la ESA y la NASA.

Crédito de la imagen: ESA

Enlaces de interés:

• Artículo científico
• Comunicado en el sitio web de la ESA 
• Comunicado en el sitio web de la NASA
• Comunicado en el sitio web de la Universidad de Warwick
• Comunicado en la web del Instituto de Ciencias del Espacio (ICE-CSIC)

Contactos

Bethany Downer,

directora de comunicaciones científicas de la ESA/Hubble.

Correo electrónico: Bethany.Downer@esahubble.org

Publicado en ESA/Hubble el 15 de abril del 2025, enlace publicación.