pulsación

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.

Las cefeidas son estrellas que pulsan con una regularidad asombrosa: su brillo cambia como el de un faro, y el período de oscilación está relacionado con la densidad media de la estrella. En sistemas binarios donde la cefeida es eclipsada por su compañera, los astrónomos pueden medir con precisión el radio y la masa de la estrella.

El cielo nocturno parece tranquilo, pero en realidad partículas invisibles —los rayos cósmicos— nos atraviesan constantemente. Entre ellos hay electrones y sus antipartículas, los positrones. Cuando chocan con detectores en satélites o globos aerostáticos, los instrumentos registran su energía.

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.

Los púlsares son estrellas de neutrones que giran rápidamente y emiten pulsos de radio como un faro. Pero algunos permanecen en silencio casi todo el tiempo, y solo de vez en cuando lanzan un pulso solitario. A estos objetos se les llama radiotransitorios rotantes (RRAT). Se descubrieron hace casi veinte años, pero siguen siendo un misterio.

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 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.

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.

Durante más de un siglo, los astrónomos se han devanado los sesos con el caprichoso comportamiento de las estrellas de tipo RR Lyrae: su brillo crece y decrece periódicamente con una amplitud impredecible, como un faro con un mecanismo estropeado. El efecto Blazhko, descubierto en 1907, desafió a los científicos durante décadas.

Como un carrusel: es más fácil hacer girar uno ligero que uno pesado. Algo similar ocurre con las estrellas de neutrones, los restos superdensos de estrellas que han explotado. Los astrónomos examinaron unas cincuenta sistemas binarias donde una estrella de neutrones orbita alrededor de otra y notaron que cuanto más masiva es la estrella, más largo es su período de rotación.

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…

Un radiotelescopio no es simplemente una antena, sino una máquina computacional que construye imágenes a partir de millones de ecuaciones. Este prisma matemático es tan frágil como el vidrio: un solo dígito incorrecto en la calibración y el cielo real se desdobla, generando fuentes fantasmales.

Ya Jocelyn Bell Burnell, quien registró por primera vez la estricta periodicidad de las señales de radio, notó que algunos pulsos desaparecían repentinamente. Hoy sabemos que la variabilidad no es un capricho, sino la voz de una electrodinámica compleja.

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 los centros de las galaxias, donde los agujeros negros supermasivos dormitan rodeados de enjambres estelares, a veces se encienden fuegos de fuerza monstruosa: las disrupciones por marea. Pero algunos de estos eventos se comportan de manera extraña: se repiten una y otra vez, y cada nuevo encendido es más tenue que el anterior.

Una peonza gira a gran velocidad y, en lugar de un zumbido uniforme, emite un suave runrún porque está ligeramente abollada. Así funcionan más o menos las estrellas de neutrones: esferas del tamaño de una ciudad, comprimidas hasta tal densidad que una cucharadita de su materia pesa como una montaña.

El faro parpadea estrictamente una vez por segundo. Si se mueve en círculo, sus destellos llegan unas veces un poco antes y otras un poco después, delatando a un compañero invisible. Así es como los astrónomos han desenmascarado al compañero oculto de la estrella IY Lyrae. IY Lyrae es una estrella variable pulsante en el disco grueso de la Galaxia.

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.

Si golpeas una campana, zumba a una sola altura. Y si colocas una segunda lengüeta en su interior y ambas suenan sin tocarse, el sonido se vuelve más complejo. Algo así es una estrella de neutrones de un nuevo estudio. No es solo una esfera incandescente: en su interior pueden fluir dos líquidos que no se mezclan, por ejemplo, neutrones superfluidos y plasma ordinario.

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.

Cuando un núcleo atómico pesado se rompe, no se divide en dos mitades uniformes. Primero aparecen dos fragmentos con forma de pera, presionados uno contra otro por sus extremos estrechos. Luego, el punto de unión comienza a aplanarse, como si dos gotas se fusionaran y la superficie se nivelara rápidamente.

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.

Un faro parpadea cada pocos segundos, pero de repente comienza a brillar y atenuarse lentamente a lo largo de un año. Así se comportan aproximadamente un tercio de las gigantes rojas, estrellas enormes en las etapas finales de su vida. Su pulsación normal dura días o semanas, pero por encima de ella se observan largos periodos secundarios: meses y años.

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.

Una estrella de neutrones del tamaño de una ciudad gira treinta veces por segundo. Su campo magnético es billones de veces más intenso que el terrestre. Estas condiciones podrían generar alrededor de la estrella una nube de axiones: partículas ligeras que ningún detector ha capturado todavía, pero que explican muy bien la masa oculta del universo.

Un temporizador de cocina hace tictac una vez por segundo. La estrella de neutrones SRGA J144459.2-604207 hace tictac 448 veces por segundo: es su propia rotación, y se percibe en los estallidos de rayos X. En 2024, la estrella despertó y comenzó a lanzar explosiones termonucleares en su superficie, como una olla hirviendo que burbujea.

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.

Un cúmulo de galaxias se parece a una intersección concurrida donde las galaxias, como autos, se precipitan contra un viento de gas caliente. Este viento, llamado presión de ariete, arranca de las galaxias sus reservas de gas frío, el combustible para formar estrellas.

En una densa nube de gas donde se está formando una estrella más pesada que el Sol, hay una diminuta fuente de ondas de radio. Funciona como un láser: las moléculas de metanol amplifican la radiación y vemos un punto brillante. Pero ese punto se comporta de manera extraña: su brillo sube y baja en cuestión de horas.

La estrella de neutrones PSR J1101-6101 surca el espacio a una velocidad que quita el aliento. Deja tras de sí una estela de partículas cargadas, como una lancha que a toda máquina corta el agua y arrastra una espuma.

La estrella de neutrones 1E 161348-5055 en el resto de supernova RCW 103 pulsa con un período de 6,67 horas. Esto es muy lento para un objeto tan compacto, y los astrónomos no podían entender qué estaba sucediendo. Sugirieron que la estrella no es una esfera perfecta, sino ligeramente achatada, y que su eje de rotación se bambolea lentamente, como el de una peonza lanzada.

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.

Una estrella joven es como un trompo de varias capas: sus capas externas giran más lentamente, mientras que las internas lo hacen más rápido. El campo magnético aquí es como hilos resistentes que unen estas capas. Cuando las velocidades son diferentes, los hilos comienzan a retorcerse y tensarse cada vez más.

Los astrónomos llevan años intentando resolver el enigma de las ráfagas rápidas de radio: señales ultracortas pero increíblemente potentes que llegan de galaxias lejanas. Algunas se encienden repetidamente, como faros de ritmo variable, mientras que otras se detectan una sola vez, dejando tras de sí solo preguntas.

Un magnetar es una estrella de neutrones con un campo magnético un cuatrillón de veces más fuerte que el terrestre. A veces expulsa un grumo de plasma, parecido a un globo, dentro del cual se agitan miles de resortes invisibles.