Historia de 1E 1613, un magnetar demasiado lento

Esta es una imagen compuesta realizada con información en rayos X del Observatorio de rayos X Chandra, y óptica de Digitized Sky Survey, del remanente de supernova RCW 103, y del magnetar 1E 1613. Crédito de la imagen: NASA/CXC/University of Amsterdam/N.Rea et al; DSS
Esta es una imagen compuesta realizada con información en rayos X del Observatorio de rayos X Chandra, y óptica de Digitized Sky Survey, del remanente de supernova RCW 103, y del magnetar 1E 1613. Crédito de la imagen: NASA/CXC/University of Amsterdam/N.Rea et al; DSS

Esta es la historia de 1E 1613, un magnetar de los más raros conocidos hasta ahora. Parte de su historia ha sido develada por investigadores que utilizaron un grupo de observatorios espaciales de rayos X.

¿Púlsar o magnetar?

Mediante el Observatorio de rayos X Chandra y otros observatorios espaciales de rayos X, los astrónomos han hallado evidencia de lo que parece ser uno de los púlsares, o estrellas de neutrones rotantes más lentas, más extraños jamás detectados. El poderío de su campo magnético y la tasa de rotación tan lenta lleva a que estos púlsares, sean conocidos como magnetares.

Hay enormes cantidades de magnetares en la Vía Láctea, muchos de ellos inactivos, porque su poderoso campo magnético colapsa con bastante rapidez, causando explosiones que emiten rayos gamma, muchas veces captados en la Tierra, aunque nos hallamos separados por enormes distancias.

¿Por qué es tan especial este magnetar?

En el estudio al que nos referimos hoy, la fuente de rayos X muestra propiedades de una estrella de neutrones altamente magnetizada, y su período de giro deducido es miles de veces más largo que el de cualquier otro púlsar observado.

De una supernova y un magnetar

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Por décadas, los astrónomos han sabido que hay una fuente densa y compacta en el centro de RCW 103, los remanentes de la explosión de una supernova ubicada a unos 9.000 años luz de la Tierra. La imagen principal difundida aquí, compuesta de varias observaciones, muestra RCW 103 y su fuente central, conocida oficialmente como 1E 161348-5055, o 1E 1613, en su variante corta, en tres bandas de luz en rayos X detectadas por Chandra.

Los rayos X de energía más baja captados por Chandra se ven rojos, la banda media es verde y los rayos X de más alta energía son azules. Así que la brillante fuente azul de rayos X en el medio de RCW 103 no es otra que 1E 1613, que se halla en la Constelación de La Norma.
Para completar el panorama, la información de los rayos X ha sido combinada con una imagen en luz óptica del Digitized Sky Survey.

De un magnetar y una estrella de neutrones

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Los investigadores acuerdan que 1E 1613 es una estrella de neutrones extremadamente densa creada por la supernova que produjo RCW 103. Sin embargo, la variación regular en el brillo de la fuente de rayos X, con un período de unas seis horas y media, constituye un rompecabezas. Todos los modelos propuestos tuvieron problemas explicando esta periodicidad lenta, pero las ideas principales eran que la rotación de cualquier estrella de neutrones que lo está haciendo tan extremadamente lento podría ser por un mecanismo desconocido de reducción de velocidad, o una estrella de neutrones que tiene una rotación muy rápida que está en órbita con una estrella normal en un sistema binario.

Swift disparó las investigaciones

Nanda Rea
Nanda Rea

El 22 de junio de 2.016, un instrumento a bordo del Telescopio Swift capturó la liberación de un pequeño estallido de rayos X desde 1E 1613. La detección realizada con Swift captó la atención de los astrónomos porque la fuente exhibió fluctuaciones intensas y extremadamente rápidas en una escala de tiempo de milisegundos, similar a otros magnetares. Estos objetos exóticos poseen los campos magnéticos más poderosos del Universo, trillones de veces el observado en nuestra estrella, el Sol, y pueden entrar en erupción liberando enormes cantidades de energía.

En su intención de ahondar la investigación, un equipo de astrónomos conducido por Nanda Rea, de la Universidad de Amsterdam, consultó a otros dos telescopios espaciales de la NASA, el Observatorio de rayos X Chandra y el Telescopio Conjunto Espectroscópico Nuclear, conocido como NuSTAR, por Nuclear Spectroscopic Telescope Array, para seguir con las observaciones.

Sólo conocemos 30 magnetares

Nueva información de este trío de telescopios de alta energía, junto a información de archivo de Chandra, Swift y el Telescopio XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea, confirmaron que 1E 1613 tiene las propiedades de un magnetar, haciendo que sea el trigésimo conocido.

Propiedades de un magnetar hecho y derecho

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Estas propiedades incluyen las cantidades relativas de rayos X producidas en diferentes energías y el camino en que la estrella de neutrones se enfrió después del estallido de 2.016 y otro estallido visto en 1.999. La explicación binaria es considerada poco probable porque la nueva información muestra que el poderío de la variación periódica en rayos X cambia dramáticamente con la energía de los rayos X y con el tiempo. Sin embargo, este objeto tiene el comportamiento típico de los magnetares.

Bueno, pero el misterio de la rotación lenta también seguía en pie. La fuente está rotando una vez cada 24.000 segundos (6,67 horas), lo que es algo mucho más lento que los magnetares más lentos conocidos hasta ahora, que rotan una vez cada 10 segundos. Esto la convertiría en la estrella de neutrones de rotación más lenta jamás detectada.

Estrella de neutrones rara

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Los astrónomos suponen que una estrella de neutrones rotará rápidamente luego de su nacimiento en la explosión de una supernova. Y con el tiempo se irá haciendo más lenta, a medida que pierda energía. Sin embargo, los investigadores estiman que el magnetar en el interior de RCW 103 es de unos 2.000 años de antigüedad, que no es un período de tiempo suficiente como para que el reduzca la velocidad a un período de 24.000 segundos por medios convencionales.

Algunas ideas

Si bien no hay certeza de por qué 1E 1613 está rotando tan lentamente, los científicos tienen algunas ideas. Uno de los escenarios más destacados es, que los desechos de la estrella que explotó han caído hacia las líneas del campo magnético en torno a la estrella de neutrones que rota, causando que con el paso del tiempo, gire más lentamente.

Estas búsquedas están siendo realizadas en muchos otros magnetares de rotación lenta, para estudiar esta idea con mayor detalle.

Sí, es un magnetar

Antonino D'Aì
Antonino D’Aì

Otro grupo de científicos, conducido por Antonino D’Aì, del Instituto Nacional de Astrofísica (INAF), en Palermo, Italia, monitorearon 1E 1613 en rayos X usando Swift y en luz infrarroja cercana y visible utilizando el telescopio de 2,2 metros en el Observatorio Europeo Austral (ESO, por European Southern Observatory), en La Silla, Chile, para buscar cualquier baja energía que fuera contraparte de la explosión de rayos X. También concluyeron que 1E 1613 es un magnetar con un período de rotación muy lento.

Publicaciones científicas

Un publicación que describe los hallazgos realizados por el equipo de Rea apareció el 2 de septiembre de 2.016 en The Astrophysical Journal Letters, y está disponible online. Los autores del artículo – “Magnetar-like activity from the central compact object in the SNR RCW103” – son Nanda Rea, de la Universidad de Amsterdam y de IEEC-CSIC, de España); A. Borghese, de la Universidad de Amsterdam; P. Esposito de la Universidad de Amsterdam; F. Coti Zelati, de la Universidad de Amsterdam. INAF, Insubria); M. Bachetti (INAF), y A. De Luca (INAF).

La publicación del artículo “Evidence for the magnetar nature of 1E 161348-5055 in RCW 103”, con los hallazgos del equipo de D’Aì’ fue aceptado para su publicación por Monthly Notices de la Royal Astronomical Society, y también se halla disponible en línea.

Los instrumentos utilizados

Pasemos ahora a detallar los instrumentos utilizados por cada uno de los equipos de investigadores.

NuSTAR es una misión Small Explorer conducida por el Instituto de Tecnología de California, gerenciado por Jet Propulsion Laboratory de la NASA, con sede en Pasadena, para el Directorio de Misión Científica de la NASA, que tiene su sede en Washington D.C..

El satélite Swift, de la NASA, fue lanzado en noviembre de 2.004 y es gerenciado por el Centro de Vuelo Espacial Goddard, de la NASA, con sede en Greenbelt, Maryland.

El Centro de Vuelo Espacial Marshall, de la NASA, con sede en Huntsville, Alabama, gerencia el programa Chandra para el Directorio de Misión Científica de la NASA. El Observatorio Astrofísico Smithsoniano en Cambridge, Massachusetts, controla las operaciones de vuelo y de ciencia de Chandra.

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