La corteza de un magnetar se agrieta en milisegundos. Un desplazamiento profundo genera ondas sísmicas que recorren la superficie y sacuden el campo magnético. Este terremoto estelar es como un terremoto terrestre, pero en una estrella de neutrones con un campo un cuatrillón de veces más intenso que el de la Tierra.
Hasta ahora, los modelos de perturbaciones eran toscos: una rotación única de la superficie o un pulso idealizado. Nadie sabía cómo el complejo espectro de oscilaciones de la corteza transfiere energía a la magnetosfera. Los autores del nuevo trabajo realizaron un cálculo en dos pasos. Primero resolvieron las ecuaciones magnetoelásticas para una corteza de 860 metros de espesor y obtuvieron oscilaciones con una frecuencia de aproximadamente 1 kHz. Luego, estos movimientos de la superficie se convirtieron en la condición de contorno para una simulación tridimensional de la magnetosfera en electrodinámica sin fuerza, donde el plasma no tiene peso y el campo domina.
Las ondas comienzan siendo lineales con una amplitud de aproximadamente 0.01 del campo de fondo. Pero a medida que se propagan hacia afuera en un campo dipolar que disminuye, se amplifican: las ondas de Alfvén crecen como (r/r∗)^(3/2), y las ondas magnetosónicas rápidas como (r/r∗)^2. La no linealidad aparece en radios de 10 a 20 radios estelares. Las ondas de Alfvén abren los bucles magnéticos cerrados, formando eyecciones no lineales y capas de corriente ecuatoriales donde ocurre la reconexión. Las ondas magnetosónicas rápidas forman 'choques monstruo', estructuras con velocidades de deriva relativistas (γv/c hasta 10). El balance energético sorprende: solo el 7±2% de la energía de las ondas de Alfvén escapa hacia afuera en forma de eyecciones no lineales, el 52±5% queda atrapado en bucles cerrados, y las ondas rápidas transportan hasta el 44±4% de la energía total de las perturbaciones. Después de t=100 r∗/c, la magnetosfera se distorsiona fuertemente y pasa a una configuración de monopolo parcialmente dividido.
El resultado cambia el panorama. Antes se pensaba que las eyecciones de Alfvén transportaban energía de manera eficiente y desencadenaban los estallidos rápidos de radio. Ahora se ve que su contribución es un orden de magnitud menor de lo que predecían los modelos con un pulso único. La mayor parte de la energía se gasta en deformar el campo de fondo. Los principales transportadores de energía resultan ser las ondas magnetosónicas rápidas y los choques monstruo. Esto impone fuertes restricciones a los mecanismos de FRB basados en eyecciones de Alfvén y desplaza el énfasis hacia otros escenarios.
Un terremoto estelar en un magnetar no es solo un empujón. Es un director que hace que toda la magnetosfera suene a la frecuencia de la corteza. Y ahora escuchamos esa música en las oscilaciones cuasiperiódicas de los estallidos de radio.
La frecuencia de oscilación de la corteza del magnetar es de aproximadamente 1 kHz, que es más baja que la nota más grave de un piano (27.5 Hz), pero un millón de veces más alta que la frecuencia de las ondas sísmicas de los terremotos terrestres.
En la novela 'Spin' de Robert Wilson, las estrellas de neutrones se utilizan como faros y sus oscilaciones como señales; aquí, las oscilaciones de la corteza podrían servir realmente como una 'firma' del magnetar en el rango de radio.