fenómenos de púlsares

La orquesta toca, aunque nadie ve al director. Los músicos son partículas cargadas en la magnetosfera del púlsar, y la partitura son los campos eléctricos y magnéticos nacidos de la rotación de la estrella superdensa.

Un faro en el borde de la galaxia parpadea sin horario: a veces permanece en silencio durante años, y en un solo día emite cientos de destellos. Un faro así necesita un vigilante que no duerma ni se distraiga.

Es como un récord en una carrera de velocidad: para batirlo necesitas una carrera perfecta. Pero los púlsares sub-milisegundo púlsares tienen una carrera demasiado corta. El púlsar más rápido conocido, PSR J1748-2446ad, da 716 vueltas por segundo, más rápido que una batidora de cocina.

De noche, en la orilla, hay un faro. Su lámpara permanece apagada casi todo el tiempo, pero cada pocos días, durante una fracción de segundo, emite un destello tan intenso que se ve más allá del horizonte.

El escultor modela montañas con campos magnéticos y calor, pero la piedra se resiste. Una estrella de neutrones —remanente ultradenso de una explosión de supernova— en un sistema binario transfiere materia desde su estrella compañera.

Una avalancha en un montón de arena comienza con un solo grano. Nadie sabe exactamente dónde se desprenderá ni cuán grande será el deslizamiento. Pero si se vierte arena durante mucho tiempo, el montón alcanza por sí solo un estado en el que las avalanchas de todos los tamaños —desde pequeños desprendimientos hasta derrumbes gigantes— ocurren según la misma ley.

Un faro no parpadea de manera uniforme, sino con impulsos brillantes y cortos. La estrella de neutrones en el sistema 4U 1323-62 es un faro de este tipo en el rango de los rayos X. Atrae gas de su estrella vecina y, cuando se acumula suficiente materia en su superficie, se produce una explosión termonuclear: un destello de rayos X.

Tras la explosión de una supernova, en el centro queda una bola densa del tamaño de una ciudad: una estrella de neutrones recién nacida. Está caliente, comprimida y tiembla como una campana después de un golpe. Esos temblores —las oscilaciones de la estrella— emiten ondas gravitacionales que los sensibles detectores en la Tierra podrían captar.

En un sistema estelar binario, una estrella arranca materia de su compañera. Durante siglos, esta materia se acumula en la superficie de la estrella de neutrones, un remanente superdenso de una estrella que ha muerto. Este proceso, conocido como acreción, suele desarrollarse de manera gradual.

La corona solar vive una vida turbulenta. Los campos magnéticos aquí obedecen los movimientos de la densa superficie del Sol (la fotosfera), pero a veces ellos mismos reescriben el patrón magnético. Durante las erupciones, los bucles coronales —arcos de plasma— se retuercen y se reconectan.

La galaxia no es un lago liso, sino un estanque con ondas. Estas ondas las crea la materia oscura ultraligera (partículas miles de millones de veces más ligeras que el electrón). Las oscilaciones de su campo alteran ligeramente el ritmo de los púlsares lejanos — faros cósmicos cuyas señales captan los radiotelescopios terrestres.

89 milisegundos. Eso dura la avalancha de vórtices que acelera bruscamente la rotación del púlsar Vela — uno de los púlsares más famosos por sus glitches. Los púlsares son estrellas de neutrones que giran a gran velocidad, nacidas del colapso de supernovas.

En el Sol se producen continuamente impactos — la reconexión magnética en el plasma libera energía, haciendo que la corona estalle. Tras cada impacto, en los bucles de plasma resuenan ondas magnetohidrodinámicas durante largo tiempo — como el tañido decreciente de una campana.

Noche en La Palma. El telescopio de 4,2 metros William Herschel apunta a Venus. En el foco, un polarímetro experimental llamado ExPo, diseñado para capturar la luz fantasma de exoplanetas.

Una cascada que no se calienta al caer, sino que se congela: así se comporta el gas que fluye hacia una estrella de neutrones en un púlsar de rayos X cuando la estrella brilla débilmente. Normalmente, la materia que cae se calienta hasta el blanco, pero un nuevo estudio muestra lo contrario.

El destello dura una milésima de segundo, pero en ese instante libera tanta energía como la que el Sol emite en un día. Estas señales, las ráfagas rápidas de radio, son captadas por los telescopios desde 2007, y su origen sigue siendo un misterio. Un nuevo trabajo propone una respuesta elegante: todo se debe a un amplificador cósmico.

Dos esferas ultradensas, cada una del tamaño de una ciudad, giran en una danza. Su masa es menor que la solar, pero en su interior hay materia comprimida hasta límites inimaginables. Una esfera es una estrella de neutrones; la otra, una estrella extraña, compuesta enteramente de quarks (las partículas elementales que forman protones y neutrones).

Las estrellas de neutrones, nacidas en el fuego de las supernovas, no dejan de sorprender incluso casi un siglo después de su predicción.

En algún lugar del cosmos, un faro de radio destella por una fracción de segundo y se apaga. Estas señales se denominan estallidos rápidos de radio. Provienen de otras galaxias y duran desde microsegundos hasta milisegundos. En ese instante, el estallido libera tanta energía como las explosiones más potentes en estrellas de neutrones de nuestra Vía Láctea.

Los blázares son haces prolongados de agujeros negros en los centros de las galaxias. Los estallidos de rayos gamma son destellos brevísimos de explosiones de supernovas o fusiones de estrellas de neutrones. Los primeros funcionan como un reflector eterno, los segundos como un flash fotográfico.

El Sol no es solo una fuente de luz, sino un laboratorio gigante donde nacen partículas fantasma. Cada segundo, miles de millones de neutrinos atraviesan tu cuerpo sin apenas notarlo. Pero dentro del Sol, estas partículas se comportan de otra manera: cambian de tipo sobre la marcha, como un actor que interpreta tres papeles en una misma obra.

Si un agujero negro gira rápidamente, puede retener a su alrededor una nube de partículas ultraligeras, tan ligeras que su masa casi desaparece. Juntas se organizan en capas, como los electrones en un átomo, pero en lugar de fuerzas eléctricas, actúa la gravedad. Esta estructura acumula energía como un resorte tensado.

Las ondas gravitacionales — el temblor del cosmos provocado por cataclismos lejanos — son tan débiles que captarlas es como escuchar un susurro en medio de un huracán. Pero un agujero negro puede amplificarlo muchas veces.

Cuando dos estrellas de neutrones —comprimidas al tamaño de una ciudad— se acercan en una danza final, el espacio-tiempo a su alrededor cobra vida, emitiendo ondas gravitacionales.

Desde su descubrimiento en 2007, los estallidos rápidos de radio (FRB) provocan a los astrofísicos con su naturaleza esquiva. Estas señales de milisegundos provienen de lejanas galaxias y transportan una energía colosal: en un instante emiten tanta como el Sol en un mes.

Las estrellas de neutrones son bolas superdensas de restos de estrellas que explotaron. Algunas las vemos como púlsares, faros cósmicos que envían destellos de radio. Lo que hay en su interior ha sido un misterio durante mucho tiempo.

Una estrella de neutrones es el núcleo que fue de una estrella masiva, comprimido hasta el tamaño de una ciudad. En su centro, la materia está tan densamente apretada que los átomos dejan de existir, y los protones y neutrones se disuelven en un mar de quarks.

La corteza de una estrella de neutrones no es una simple capa sólida. Bajo un peso de miles de millones de toneladas por cada centímetro cuadrado, los átomos pierden electrones y los núcleos restantes se ordenan en una rígida red cristalina que recuerda a un panal, pero de materia un billón de veces más densa que el acero.

En las profundidades del cosmos, una estrella de neutrones que gira rápidamente, un púlsar apodado Faro, se desplaza a toda velocidad a través del gas enrarecido. Como una lancha que corta el agua, deja tras de sí una estela luminosa de partículas cargadas.

Una mancha solar —una isla oscura en la superficie abrasadora— respira. Cada tres minutos, una onda se desprende de ella, recorre un arco magnético invisible y hace que el plasma sobre la mancha vecina emita una ráfaga de radio. Siete de estas ráfagas consecutivas fueron captadas por radiotelescopios el 14 de febrero de 2024.

El cielo nocturno parece tranquilo, pero si uno escucha en la banda de radio, está lleno de chasquidos y crujidos breves. Los astrónomos peinan el cielo en busca de pulsos de radio aislados: destellos de milisegundos que llegan desde distintos rincones de la Galaxia y más allá.

Cuando el agua hierve en una tetera, ondas de vapor se expanden por la cocina. En el espacio ocurre un proceso similar en el plasma, un gas tan caliente que los electrones se separan de los átomos. Alrededor de los agujeros negros y las estrellas de neutrones, este plasma no solo es caliente: las partículas se mueven a casi la velocidad de la luz.

En 2017, el detector IceCube captó un neutrino de la galaxia lejana TXS 0506+056. Es como oír un timbre al otro lado del océano: la señal llegó de donde nacen las partículas más energéticas del universo. Junto con el neutrino, los astrónomos observaron un destello de rayos gamma y, dos o tres años después, ondas de radio. ¿Por qué se retrasó la radio?

El cielo nocturno está lleno de faros que parpadean con regularidad. Los púlsares son estrellas de neutrones que giran rápidamente, y sus pulsos de radio llegan con la precisión de un mecanismo de relojería. Pero hay otros faros: permanecen en silencio durante minutos u horas, y de repente emiten un pulso único — y vuelven a callarse.

Una estrella de neutrones es el núcleo comprimido de una estrella muerta, un objeto del tamaño de una ciudad pero de densidad monstruosa. Algunas de estas estrellas se convierten en púlsares, faros cósmicos que emiten pulsos de radiación estrictamente periódicos.

El púlsar de radio J1574+4703 es una estrella que se comporta como un faro caprichoso. En lugar de brillar constantemente, enciende su haz de radio en ráfagas cortas y luego se calla durante mucho tiempo. Estos objetos se denominan "transitorios de radio rotantes", abreviados como RRAT.

Sobre los polos de Júpiter rugen auroras polares: allí los electrones son acelerados por campos eléctricos y se precipitan sobre las capas superiores de la atmósfera, haciendo brillar el gas. Pero no todos los electrones viajan hacia abajo.

Una estrella de neutrones es una ciudad del tamaño de una metrópolis comprimida hasta las dimensiones de un pequeño asteroide. A su alrededor hierve un plasma —un gas de partículas cargadas— a través del cual corren ondas como ondas en la superficie de un estanque. Hay tres tipos de ondas: de Alfvén (A), ordinarias (O) y extraordinarias (X).

En los sólidos, los átomos vibran transmitiendo el sonido. A veces, esta onda no viaja en línea recta, sino que se enrolla en espiral, como un sacacorchos entrando en un corcho. En cristales comunes, estos 'vórtices sonoros' se conocen, pero en materiales magnéticos no se habían podido observar durante mucho tiempo.