Una nueva investigación publicada en la revista Nature Astronomy plantea un cambio importante en la comprensión de las estrellas de neutrones: los magnetares, considerados durante mucho tiempo una clase relativamente rara de estos objetos extremos, podrían representar alrededor del 50% de la población de estrellas de neutrones aisladas. El resultado obliga a revisar las estimaciones anteriores sobre la frecuencia con la que nacen estos astros y también podría ayudar a explicar algunos de los fenómenos más violentos observados en el universo.

Los magnetares son estrellas de neutrones caracterizadas por poseer campos magnéticos extraordinariamente intensos, superiores a 10¹⁴ gauss. Una estrella de neutrones es el remanente extremadamente compacto que puede quedar después de que una estrella masiva explota como supernova. En apenas unas decenas de kilómetros puede concentrarse una cantidad de materia comparable a la del Sol, convirtiéndolas en algunos de los objetos más densos conocidos.

Lo que diferencia a un magnetar es la intensidad de su campo magnético. Esa enorme energía magnética puede provocar episodios de actividad extremadamente violentos, capaces de producir emisiones de rayos X y rayos gamma. Los magnetares también están considerados posibles fuentes de algunos de los fenómenos transitorios más energéticos del cosmos, entre ellos determinadas supernovas extraordinariamente luminosas, algunos estallidos de rayos gamma y las llamadas ráfagas rápidas de radio.

Un resultado que cambia las estimaciones

El estudio fue dirigido por investigadores del Instituto de Ciencias del Espacio (ICE-CSIC), con participación de científicos del Institut d’Estudis Espacials de Catalunya, ASTRON y Royal Holloway. El equipo desarrolló una simulación de población para seguir la evolución de las diferentes clases de estrellas de neutrones desde su nacimiento hasta la actualidad.

La investigación incorporó dentro de un mismo modelo diferentes tipos de estrellas de neutrones aisladas, incluidos púlsares alimentados por su rotación, magnetares, objetos compactos centrales y estrellas de neutrones aisladas detectadas principalmente mediante rayos X. El objetivo era evitar analizar cada grupo como si fueran poblaciones completamente independientes.

El resultado fue llamativo: el modelo indica que los magnetares podrían representar, en promedio, aproximadamente la mitad de la población de estrellas de neutrones aisladas. Dependiendo de los parámetros utilizados para la distribución inicial de los campos magnéticos, las estimaciones pueden variar considerablemente, pero el resultado central se mantiene alrededor del 50%.

¿Por qué se pensaba que eran mucho más raros?

La dificultad está relacionada con la forma en que los astrónomos detectan estos objetos.

Los catálogos actuales contienen relativamente pocos magnetares identificados en comparación con la enorme población estimada de estrellas de neutrones. Esto podría llevar a pensar que son excepcionales. Sin embargo, lo que observamos no necesariamente representa la población completa.

Los magnetares evolucionan. Su campo magnético puede decaer con el tiempo y su actividad cambia. Un objeto que en su juventud presenta una intensa actividad magnética puede dejar de mostrar las mismas características cuando envejece. De esta manera, algunos magnetares podrían terminar siendo observados como otros tipos de estrellas de neutrones.

El nuevo estudio intenta precisamente incorporar esa evolución física y los efectos de selección observacional dentro de una misma simulación.

La pista está en las estrellas jóvenes

Los investigadores también analizaron la población galáctica de estrellas de neutrones jóvenes. Entre las fuentes conocidas con menos de unos 2.000 años, solo nueve de 23 son púlsares clásicos alimentados por rotación; el resto corresponde a magnetares u objetos compactos centrales. Esto constituye una señal de que la población de estrellas de neutrones jóvenes puede ser mucho más diversa de lo que sugieren los catálogos tradicionales.

El modelo concluye que para reproducir la población observada es necesario considerar una proporción elevada de nacimientos de magnetares. En determinados escenarios, su fracción de nacimiento puede situarse en rangos amplios, aproximadamente entre el 30% y el 70%, dependiendo de las hipótesis utilizadas sobre la distribución inicial de los campos magnéticos.

Esto no significa que exactamente una de cada dos estrellas de neutrones existentes haya sido observada como magnetar. Se trata de una estimación de población obtenida mediante modelos de evolución y síntesis poblacional, no de un censo directo de todos los magnetares del universo.

El campo magnético es la clave

Para entender la importancia del descubrimiento hay que imaginar la escala de estos objetos. Una estrella de neutrones puede tener un diámetro de apenas unas decenas de kilómetros, pero concentrar una masa comparable a la del Sol.

En el caso de un magnetar, el campo magnético alcanza valores tan extremos que puede almacenar enormes cantidades de energía. Las tensiones acumuladas en la corteza de la estrella pueden producir episodios conocidos como “starquakes”, o terremotos estelares, capaces de liberar energía en forma de intensas explosiones electromagnéticas.

Estos procesos convierten a los magnetares en candidatos naturales para explicar algunos fenómenos cósmicos que durante años resultaron difíciles de interpretar.

Una posible conexión con las ráfagas rápidas de radio

Uno de los campos donde el papel de los magnetares ha despertado mayor interés es el de las ráfagas rápidas de radio, conocidas como FRB.

Estas señales duran apenas milisegundos, pero pueden liberar en ese brevísimo período una enorme cantidad de energía. Algunas observaciones ya han relacionado determinadas ráfagas rápidas de radio con magnetares de nuestra propia galaxia, reforzando la hipótesis de que estos objetos pueden actuar como motores de algunos de estos eventos.

El nuevo cálculo sobre la cantidad de magnetares disponibles en el universo hace que esta posibilidad resulte todavía más interesante. Si realmente son mucho más abundantes de lo que se pensaba, existirían muchas más fuentes potenciales capaces de producir fenómenos transitorios extremadamente energéticos.

También cambia nuestra visión de las supernovas

El estudio tiene otra consecuencia importante. Los magnetares recién nacidos podrían aportar energía adicional a determinados fenómenos asociados con la muerte de estrellas masivas.

Los investigadores señalan que su presencia puede ser relevante para comprender algunas supernovas superluminosas, explosiones que pueden alcanzar brillos muy superiores a los de las supernovas convencionales. También pueden estar relacionados con determinados estallidos de rayos gamma.

Si una proporción significativa de las estrellas de neutrones nace inicialmente con campos magnéticos extremadamente fuertes, entonces los modelos utilizados para explicar la evolución de las estrellas masivas y sus explosiones deberán considerar con mayor peso esta posibilidad.

Una nueva pregunta para la astronomía

El resultado no significa que el misterio esté resuelto. Los propios investigadores advierten que la estimación depende de factores como la tasa de supernovas por colapso del núcleo, la distribución inicial de los campos magnéticos y la historia de formación estelar de la galaxia.

Además, extrapolar el resultado de la Vía Láctea a todo el universo requiere cautela. Cada galaxia puede tener una historia diferente de formación de estrellas y, por tanto, una tasa diferente de explosiones de supernovas.

La investigación también plantea una cuestión fundamental: si los magnetares son tan comunes, ¿por qué observamos tan pocos? La respuesta podría estar precisamente en su evolución y en las limitaciones de nuestros instrumentos para detectar objetos que han perdido parte de su actividad magnética inicial.

El descubrimiento cambia una de las ideas más arraigadas sobre estos extraordinarios objetos. Los magnetares ya no aparecen necesariamente como una rareza cósmica, sino como una posible etapa común dentro de la vida de una parte importante de las estrellas de neutrones.

Y detrás de esa conclusión existe una perspectiva todavía más fascinante: muchos de los fenómenos más violentos del universo podrían estar impulsados por objetos diminutos, invisibles a simple vista, que concentran en unas pocas decenas de kilómetros una cantidad de energía capaz de transformar el espacio que los rodea.

Foto: Danielle Futselaar / Celsa Pardo-Araujo et al. / Nature Astronomy