Sobre la base de descubrimientos recientes sobre estrellas de neutrones, un equipo de astrónomos ha identificado observaciones de rayos X que son consistentes con la fusión de dos estrellas de neutrones. Se cree que esta fusión formó un magnetar, que es una estrella de neutrones con un campo magnético extremadamente poderoso.

Un investigador de la Universidad de Arkansas es parte de un equipo de astrónomos que han identificado un estallido de emisión de rayos X de una galaxia a aproximadamente 6.500 millones de años luz de distancia, lo cual es consistente con la fusión de dos estrellas de neutrones para formar un magnetar, una gran estrella de neutrones con un campo magnético extremadamente potente. Basados ​​en esta observación, los investigadores pudieron calcular que las fusiones como esta ocurren aproximadamente 20 veces al año en cada región de mil millones de años luz en cubos.

El equipo de investigación, que incluye a Bret Lehmer, profesor asistente de física en la Universidad de Arkansas, analizó los datos del Observatorio de rayos X Chandra, el telescopio de rayos X del buque insignia de la NASA.

El estudio Chandra Deep Field-South incluye más de 100 observaciones de rayos X de una sola área del cielo durante un período de más de 16 años para recopilar información sobre las galaxias de todo el universo. Lehmer, quien ha trabajado con el observatorio durante 15 años, colaboró ​​con colegas en China, Chile y los Países Bajos, y en la Universidad Estatal de Pennsylvania y la Universidad de Nevada.

Observatorio de rayos X Chandra
Los investigadores utilizaron imágenes de rayos X como esta para identificar la formación de un magnetar. Los diferentes colores representan diferentes niveles de energía de rayos X detectados por el Observatorio de rayos X Chandra. Crédito: Chandra X-Ray Observatory

Estrella de neutrones

Una estrella de neutrones es una estrella pequeña y muy densa, con un promedio de aproximadamente 19 kilómetros de diámetro. Las estrellas de neutrones se forman por el colapso de una estrella lo suficientemente masiva como para producir una supernova, pero no lo suficiente como para convertirse en un agujero negro. Cuando dos estrellas de neutrones se fusionan para convertirse en un magnetar, el campo magnético resultante es 10 billones de veces más fuerte que un imán de cocina.

Lehmer explicó:

“Las estrellas de neutrones son misteriosas porque la materia en ellas es extremadamente densa y diferente a cualquier cosa reproducible en un laboratorio. Todavía no tenemos una buena comprensión del estado físico de la materia en las estrellas de neutrones. Las fusiones que involucran estrellas de neutrones producen muchos datos únicos que nos dan pistas sobre la naturaleza de las estrellas de neutrones en sí mismas y lo que sucede cuando chocan”.

Un descubrimiento previo de la fusión de dos estrellas de neutrones, que usó ondas gravitacionales y rayos gamma para hacer la observación, dio a los astrónomos una nueva visión de estos objetos. El equipo de investigación utilizó esta nueva información para buscar patrones en los datos de rayos X del Observatorio Chandra que fueran consistentes con lo que aprendieron sobre la fusión de estrellas de neutrones.

Explosión de rayos X

Los investigadores encontraron una explosión de rayos X en los datos de la encuesta Chandra Deep Field-South. Después de descartar otras posibles fuentes de rayos X, determinaron que las señales provenían del proceso de dos estrellas de neutrones que formaban un magnetar.

Lehmer dijo:

“Una pieza clave de evidencia es cómo la señal cambió con el tiempo. Tuvo una fase brillante que se estancó y luego cayó de una manera muy específica. Eso es exactamente lo que cabría esperar de un magnetar que está perdiendo rápidamente su campo magnético a través de la radiación”.

Se han realizado cálculos similares sobre la tasa de fusiones de estrellas de neutrones en función de las fusiones detectadas por ondas gravitacionales y rayos gamma, lo que fortalece el caso para el uso de datos de rayos X para encontrar eventos de fusiones tan exóticos en el universo.

El estudio científico ha sido publicado en la revista Nature.

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