púlsar de radio

En los primeros cientos de millones de años tras el Big Bang, el universo era un océano oscuro en el que se encendían las primeras estrellas y los primeros agujeros negros. Algunos de estos agujeros negros lanzaban estrechos chorros de plasma que viajaban a velocidades cercanas a la de la luz.

El púlsar PSR J0614-3329 da 318 vueltas por segundo. Un punto en su ecuador vuela a unos 10% de la velocidad de la luz. Visto desde fuera, la estrella parece un faro que gira tan rápido que su haz se funde en un anillo continuo.

Las ondas de radio de un púlsar lejano atraviesan el medio interestelar y, en su camino, se topan con estructuras magnéticas invisibles del tamaño de la distancia entre el Sol y la Tierra.

El cielo nocturno está lleno de anillos y burbujas, pero en radio se ven de otra manera. En los datos del radiotelescopio australiano ASKAP ha emergido una estructura parecida a dos burbujas de jabón sopladas con una misma pajita.

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.

Un faro se enciende durante una fracción de segundo y se apaga de nuevo. Tales destellos en el rango de radio son captados por el telescopio MeerKAT en Sudáfrica. Durante el tiempo de observación, ha detectado 27 nuevas fuentes que nadie había visto antes.

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.

Un faro que no parpadea cada segundo, sino cada pocos minutos o incluso horas. Así se comportan los radiotransitorios de período largo, fuentes cósmicas descubiertas recientemente. Sus señales son demasiado lentas para los púlsares típicos (estrellas de neutrones que giran rápidamente), pero demasiado potentes para atribuirlas a interferencias aleatorias.

En el final de la vida de una estrella masiva, su núcleo colapsa en fracciones de segundo, dando origen a un destello de supernova. Este cataclismo sacude el propio espacio-tiempo: emite ondas gravitacionales, ondas que atraviesan el Universo.

3 milisegundos antes de la fusión. Un enorme agujero negro, girando a una velocidad frenética, atrae hacia sí una estrella de neutrones: una esfera del tamaño de una ciudad, pero con una masa de una vez y media la del Sol.

En junio de 2024, el radiotelescopio CHIME registró desde la fuente FRB 20240114A más de 700 estallidos de radio por hora. Este repetidor hiperactivo libera en una hora casi toda la energía magnética de un magnetar común (estrella de neutrones con campo ultraintenso).

Una peonza que da cien vueltas por segundo de repente empieza a perder velocidad bruscamente, mucho más rápido que cualquier peonza conocida. Así se comporta el púlsar J0435+3233. Es una estrella muerta, comprimida hasta el tamaño de una ciudad, pero girando a una velocidad vertiginosa.

En el océano silencioso de la Galaxia, las civilizaciones maduras probablemente adoptaron hace tiempo una estrategia inesperada: en lugar de faros estridentes, dispersan luciérnagas silenciosas — faros láser interestelares autónomos, a la deriva en el vacío y emitiendo destellos de microsegundos.

En un mundo atrapado en una red cristalina y enfriado casi al cero absoluto, la materia sabe ocultar sus secretos profundos. Un líquido de espín cuántico es un estado en el que los espines de los electrones nunca se congelan, incluso a temperatura cero, permaneciendo en una superposición eternamente fluctuante.

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).

En 1967 los astrónomos captaron la primera señal de radio de un lejano faro cósmico: un púlsar. Desde entonces se han descubierto miles de estos restos estelares, que cortan el espacio con haces, como una ráfaga de revólver. Pero los lentos radiotransientes recién descubiertos, como PSR J0901-4046 con 75.9 segundos, ponen en duda esta imagen ordenada.

3I/ATLAS irrumpió en el Sistema Solar como un invitado no deseado, un regalo del destino para los cazadores de inteligencia extraterrestre.

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.

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

Un par de estrellas de neutrones, entrelazadas por un cerrojo gravitacional, traza círculos invisibles en el vacío. Hace cien años, Albert Einstein describió esta danza como ondas de geometría curvada, pero durante mucho tiempo solo pudimos seguirla con el rabillo del ojo, a través del parpadeo febril de los pulsos de radio.

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.

En 2022, los astrónomos comenzaron a descubrir extraños faros cósmicos: los radiotransitorios de período largo. A diferencia de los rápidos púlsares, descubiertos por Jocelyn Bell Burnell en 1967, estos objetos parpadeaban con periodicidades de decenas de minutos e incluso horas.

Un patinador sobre hielo pega los brazos al cuerpo y su giro se acelera de repente. Cuando una estrella masiva agota su combustible y su núcleo colapsa, ocurre algo parecido, pero a escala cósmica.

Una estrella de neutrones es una esfera del tamaño de una ciudad, pero con una masa como la de todo el Sol. Su campo magnético puede desgarrar átomos a miles de kilómetros de distancia.

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 primer exoplaneta se descubrió cerca de un inusual faro cósmico: una estrella de neutrones conocida como púlsar. Estos restos superdensos de estrellas muertas giran a velocidades enormes y emiten pulsos de radio muy precisos.

Dos estrellas de neutrones se acercan en espiral para fusionarse en un instante. Su danza dura fracciones de segundo, pero justo antes del final, una de las estrellas se incrusta en la envoltura magnética de la otra, como un nadador que corta el agua y levanta olas. En ese momento nace un complejo sistema de corrientes que se llevan la energía.

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.

Las estrellas Be son astros que giran rápido con un brillante disco de gas. Normalmente, una estrella compañera las hace girar: la materia que fluye de la vecina enrolla a la estrella como una bala en un cañón estriado. Pero también hay estrellas Be solitarias sin pareja, cuyo origen ha sido un misterio durante mucho tiempo.

Dos estrellas de neutrones son los restos superdensos de astros muertos, cada una del tamaño de una ciudad pero más masiva que el Sol. Ya en 1934, su existencia fue predicha por Fritz Zwicky. Una cucharadita de esa materia pesaría miles de millones de toneladas.

Una estrella con un peso de cien mil soles vive de forma brillante y breve. Su final es un colapso rápido en un agujero negro. Pero justo antes del final, logra envolverse en un denso capullo de gas. Son precisamente estos capullos los que el telescopio James Webb distingue alrededor de objetos misteriosos: los 'pequeños puntos rojos'.

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 radiotelescopio ASKAP, en Australia, ha vislumbrado en el cielo del hemisferio sur un anillo luminoso muy tenue, como una burbuja de jabón del tamaño de varias lunas. Dentro del anillo, justo en el centro, brilla un pequeño punto. Normalmente, esta imagen significa una cosa: hace tiempo, una estrella explotó aquí, dejando una capa en expansión y, en el medio, un núcleo colapsado.

En el corazón del cúmulo de galaxias de Ofiuco flota una burbuja de plasma caliente del tamaño de varias galaxias. Asciende como un globo aerostático gigante en la atmósfera, y detrás deja una estela: una región donde el gas se pone en movimiento.

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.

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.

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.

El universo no nació en silencio. Las ondas gravitacionales primordiales —ondas en el espacio-tiempo— aún propagan el eco de aquel suceso. Se intenta escucharlo de dos maneras. Las 'notas' graves se captan en el resplandor del Big Bang, la luz emitida 380 000 años después.

Sobre la superficie del Sol cuelgan largas cintas de gas brillante: los streamers. Se asemejan a arpas gigantes tensadas en la corona. Cuando una onda recorre una de estas cintas, esta tiembla y se curva, como una cuerda después de un pellizco.