viento de púlsar

Un columpio que se balancea en una colina con dientes se comporta de manera extraña: sin empujes, se queda atascado en el primer hueco, pero con golpes rítmicos puede subir, bajar o quedarse quieto. Eso es exactamente lo que vieron los físicos cuando colocaron una mota de polvo en una trampa con fondo en dientes de sierra y comenzaron a empujarla alternativamente con rayos láser.

Por un camino estrecho avanzan dos caravanas en direcciones opuestas. Una es ancha y lenta, lleva la carga de la densidad. La otra, una hilera de carretas ligeras con corriente, se desliza entre las primeras. Así, en la descarga del magnetrón coexisten dos estructuras que giran en sentidos contrarios: la aguja de densidad y los filamentos de corriente.

Un pulso láser incide en una nube de gas y arranca electrones de ella, dejando tras de sí una burbuja: una cavidad donde apenas hay partículas. Esa burbuja viaja a través del plasma a una velocidad cercana a la de la luz, y sus paredes arrastran a los electrones que quedaron dentro, como una lancha rápida arrastra a un esquiador acuático.

En 1054, en la constelación de Tauro, una estrella estalló. La luz de su muerte fue tan brillante que se vio de día durante casi un mes; los astrónomos chinos lo registraron en sus crónicas. Hoy, en ese lugar se extiende la nebulosa del Cangrejo, y sus pinzas son nubes de gas que aún acelera la estrella muerta en su centro.

Dentro de una llamarada solar, las líneas magnéticas se rompen como gomas elásticas tensas y se vuelven a cruzar, liberando en minutos una energía que bastaría para abastecer a la humanidad durante millones de años. En el laboratorio, este proceso, la reconexión magnética, durante mucho tiempo solo se podía iniciar, pero no detener.

El viento solar es un flujo de partículas cargadas que se desprende constantemente de la superficie del Sol y llena todo el sistema solar. No se parece a una brisa uniforme: en su interior hay remolinos, ráfagas y zonas de calma. Los científicos llaman a esto turbulencia.

El púlsar PSR J1740+1000 es una estrella del tamaño de una ciudad que gira más rápido que una batidora de cocina. Tras la explosión de una supernova, quedó un núcleo denso que acelera partículas hasta velocidades cercanas a la de la luz.

En los primeros segundos tras el Big Bang, el Universo nos dejó no solo luz, sino algo mucho más esquivo: el fondo cósmico de neutrinos. Este eco de la creación impregna cada centímetro cúbico, pero apenas lo notamos.

En 2017, el telescopio de neutrinos antártico IceCube detectó una partícula con una energía de unos 290 TeV proveniente de las profundidades del cosmos.

En la constelación del Águila, a unos 40 mil años luz de nosotros, funciona uno de los aceleradores naturales más potentes de la Galaxia. Se trata del microcuásar GRS 1915+105, un par formado por una estrella normal y un agujero negro.

En el corazón del motor warp está la idea de Einstein de que los cuerpos masivos curvan el espacio-tiempo — el propio escenario donde ocurren todos los eventos cósmicos. Imagina una burbuja de ese espacio-tiempo curvado.

Los fuelles de herrero avivan el fuego expulsando aire bruscamente. En el espacio, ese papel lo desempeña la onda de choque de una supernova — concepto introducido por Fritz Zwicky: alcanza la gigantesca burbuja de partículas cargadas y campos magnéticos formada alrededor de una estrella…

En el corazón de la Galaxia, a unos 7 mil pársecs de distancia, se esconde un verdadero acelerador natural. Es una estrella de neutrones con una rotación frenética — el púlsar PSR J1849-0001, remanente de la explosión de una supernova.

La paradoja del joven viento solar ha intrigado a los heliofísicos durante mucho tiempo. Las mediciones mostraron que cerca del astro los haces de protones no están borrosos, sino comprimidos, como si alguien les hubiera dado cuidadosamente la forma de una cabeza de martillo.

El cosmos está lleno de velocistas invisibles: partículas que corren casi a la velocidad de la luz. Se capturan en el viento solar, cerca de estrellas de neutrones e incluso en el vacío intergaláctico entre galaxias. Pero, ¿qué las acelera donde no hay ondas de choque ni reconexiones magnéticas?

Imagina a un bailarín de tres rostros en la cresta de una ola de luz. Un rostro es el receptor, absorbiendo los fotones incidentes. Otro, un espejo perfecto que devuelve la luz. El tercero, un vidrio esmerilado que dispersa los rayos en todas direcciones. A baja velocidad, la danza es armoniosa. Pero a velocidades relativistas, la coreografía se desmorona.

En una orquesta, cada músico toca su parte, pero en cierto momento todos los instrumentos se detienen en una misma nota. Algo así ocurre con los rayos cósmicos: partículas que llegan a nosotros desde estrellas lejanas.

Una multitud está encerrada en un estrecho pasillo entre dos hileras de espejos. De vez en cuando alguien empuja con fuerza la pared y un rumor recorre el pasillo: así, en el plasma de los cúmulos de galaxias aparecen ondas de silbido y ondas ion-ciclotrón.

Una estrella masiva colapsa y nace un agujero negro, rodeado por un disco de plasma incandescente. Para que de este disco emerjan estrechos chorros —jets—, se necesita un campo magnético ordenado. Pero en el interior de la estrella está enredado.

Una fina capa de aceite sobre la superficie del agua se rompe en gotas con el más mínimo empujón. Algo parecido ocurre en el viento de púlsar — el flujo de partículas que expulsa una estrella de neutrones de rápida rotación. En este flujo también hay capas de plasma que pueden descomponerse en grumos — islas magnéticas.

Cuando una estrella masiva explota como supernova, sus capas externas se dispersan por el espacio a miles de kilómetros por segundo. Se forma una onda de choque: una gigantesca muralla invisible que arrasa el gas y el polvo interestelar, como una excavadora.

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.

Un púlsar es una estrella muerta que gira a gran velocidad y emite pulsos de radio como un faro. Pero en PSR J1928+1815, la señal a veces se apaga durante 3,6 horas. Algo bloquea el faro. Junto al púlsar orbita una estrella compañera, y su sombra cae sobre nosotros.

El agujero negro MAXI J1810-222 se comporta como una aspiradora gigante, pero con válvula de retención: atrae materia y parte de ella la expulsa de vuelta al espacio. Este "flujo inverso" —el viento estelar— ya lo habían notado los astrónomos, pero solo lo veían como una mancha borrosa en rayos X.

En lo profundo de la constelación del Águila se esconde una nebulosa que parece una burbuja que se infla. La infla una diminuta estrella del tamaño de una ciudad: un púlsar que da varias vueltas por segundo y pierde energía de rotación. Normalmente, estas burbujas brillan exactamente con la intensidad que permite su púlsar.

Un gigantesco embudo en el espacio aspira gas del entorno. Parte de ese gas no cae hacia el interior, sino que es expulsado de vuelta, como salpicaduras de agua hirviendo.

El púlsar de rayos X Centaurus X-3 es una estrella de neutrones que gira rápidamente y emite pulsos de luz de rayos X, como un faro. Los científicos apuntaron hacia él tres telescopios espaciales y estudiaron la polarización de la radiación, es decir, cómo oscila el campo eléctrico de la onda de luz.

El plasma caliente en un tokamak se parece a una bestia caprichosa: hay que contenerlo, pero sin dejar que se sobrecaliente. En el reactor ASDEX Upgrade han encontrado un modo en el que los vórtices del plasma resuelven este problema por sí solos.

El radiotelescopio VLA ha estado observando la nebulosa del Bumerán, una nube inflada por el viento de una estrella de neutrones que gira rápidamente. En las nuevas imágenes han aparecido detalles del tamaño de un disco lunar en el cielo: un núcleo alargado alrededor del púlsar y un largo arco que lo rodea por el norte.

Un rayo láser normalmente viaja en línea recta, como un chorro de agua de una manguera. Pero, ¿y si retorcemos ese chorro como la espiral de un sacacorchos? Obtendríamos un resorte de luz: un haz que, además de avanzar, gira alrededor de su propio eje.

El Sol emite constantemente un flujo de partículas cargadas: el viento solar. Entre ellas hay muchos electrones, y algunos vuelan de regreso hacia el Sol. Pero las observaciones muestran que regresan menos electrones de los que deberían. Antes se pensaba que la culpa era del campo eléctrico del Sol, que frena las partículas.

En diciembre de 2024, el cuásar PG 1211+143 estuvo en el punto de mira de dos observatorios de rayos X a la vez: los espectrógrafos de XRISM y XMM-Newton lo observaron simultáneamente.

El radiotelescopio capta una señal de la Nebulosa del Cangrejo, y en la pantalla, en lugar de una línea uniforme, aparecen bandas claras y oscuras, como en la piel de una cebra. Es la emisión del púlsar, una estrella de neutrones que gira rápidamente y que quedó tras la explosión de una supernova.

Dos galaxias han colisionado y desde su centro brota una fuente invisible. Los telescopios ALMA y VLT han mirado en el corazón del sistema IRAS20100-4156, allí donde se fusionan dos islas estelares. Allí el trabajo hierve: nacen cientos de nuevos soles y, debido a su calor, un flujo de gas frío se escapa hacia el exterior.

En el sistema binario 4U 1624-49, una estrella de neutrones atrae gas de una estrella ordinaria vecina. Este gas se arremolina formando un disco luminoso, como el agua en un remolino. Y del borde de este remolino se desprende una corriente caliente: hidrógeno y otros elementos salen disparados a velocidades de hasta 320 kilómetros por segundo.

El Sol emite constantemente un flujo de partículas cargadas, principalmente hidrógeno — el viento solar. A veces, el Sol expulsa densas nubes de gas magnetizado, en cuyo interior suele reinar la calma. Pero en el año 2000, en una de esas nubes, los científicos detectaron dos regiones donde el gas hervía.

El púlsar de la Nebulosa del Cangrejo parpadea como un faro: cada 33 milisegundos emite un pulso de radio, y así, con la precisión de un reloj atómico. Pero a veces su rotación se desvía: la estrella de repente se acelera un poco, como si algo girara en su interior.

En el gas ardiente de partículas cargadas —el plasma— los campos eléctricos caóticos funcionan como un colador. La partícula lenta se rodea de una nube de cargas opuestas que atenúa el campo externo. La rápida se desprende de esa coraza y recibe un impulso.

Un viento que sopla en contra de la rotación del planeta aviva la fragua de carbono. Así es la atmósfera del objeto PSR J2322-2650b, un compañero similar a Júpiter de un púlsar de milisegundos.