Enrico Ramírez-Ruiz*

Un astro supramagnético en llamas

El 27 de diciembre de 2004, más de una docena de instrumentos espaciales registraron afuera de nuestro sistema solar el evento más brillante jamás observado en la historia de la astronomía. Varios satélites en órbita alrededor de la Tierra, así como pruebas interplanetarias, detectaron una poderosa llamarada de rayos gamma proveniente de una de las más exóticas bestias en el zoológico galáctico: una magnetar. Estos objetos bizarros son estrellas de neutrones que poseen campos magnéticos billones de millones más poderosos que el campo de la Tierra, o miles de veces mayores que el de una estrella de neutrones normal.

La superllamarada, de una magnetar llamada SGR 1806-20, irradió la Tierra con más energía que una poderosa llamarada solar. Hasta hoy se estima que este objeto está situado a 50 mil años luz de distancia en la constelación de Sagitario, en el lado lejano de la Vía Láctea detrás de densas nubes interestelares. Suponiendo que la distancia estimada es exacta, la magnetar debió haber liberado, en menos de un segundo, tanta energía como la que nuestro sol genera en 250 mil años. Hay cuatro magnetares, incluyendo esta, que son conocidas como suaves repetidores de rayos gamma, o SGR's, debido a que ocasionalmente liberan poderosas llamaradas de rayos gamma. El evento del pasado 27 de diciembre fue cuando menos 100 veces más poderoso que cualquier otra llamarada previamente observada. Debido a que la magnetar se encuentra a 50 mil años luz de distancia, la superllamarada no implica peligro alguno para la humanidad o la biosfera terrestre. La Estación Espacial Internacional estaba en el lado opuesto cuando la llamarada golpeó el planeta, pero incluso si los astronautas hubieran recibido el golpe de frente, hubieran recibido una dosis de rayos X menor a la que se utiliza en odontología.

La superllamarada ha generado intensas investigaciones de observación y teóricas alrededor del mundo, tanto que nos ha forzado a confrontar la pregunta de cómo un objeto tan pequeño (de cerca de 10 kilómetros de diámetro), puede liberar tal furia. A pesar de que los detalles permanecen rodeados de misterio, la energía resultante de SGR 1806-20 es, sin duda, una muestra de su extraordinario campo magnético. De hecho, las magnetares tienen los campos magnéticos más intensos en el universo. Su descubrimiento es reciente y se trata de estrellas más calientes que las de neutrones que consideramos "normales".

Una estrella de neutrones es una esfera ultradensa de neutrones, como un núcleo atómico gigante que flota y gira en el espacio. Tiene alrededor de 10 kilómetros de diámetro, con una masa comparable a la del sol. Este tipo de estrella se forma cuando una estrella común masiva agota su combustible nuclear. El núcleo de la estrella colapsa hacia dentro bajo su propia gravedad, convirtiéndose en una estrella de neutrones, mientras el resto de la estrella es lanzada hacia afuera como supernova. Si la estrella nace girando lo suficientemente rápido, los efectos combinados de rotación y convección, que arrastran líneas de campo a través de la estrella, pueden generar campos magnéticos intensos por medio de un complicado proceso llamado "acción de dínamo". Las dínamos que operan en el interior de la Tierra y el sol son los que les aportan sus campos magnéticos.

En los polos de una estrella de neutrones joven, el campo magnético puede alcanzar una intensidad de 10¹⁵ Gauss, en la que "Gauss" es una unidad que indica la fuerza del campo magnético. Se utiliza aquí notación científica, de modo que 10¹⁵ significa 10 elevado a la décima quinta potencia, lo que es igual a 1 seguido de 15 ceros o 1,000,000,000,000,000. Los físicos no han podido crear en el laboratorio campos estables más potentes que 106 Gauss porque las tensiones magnéticas de campos más poderosos superan la resistencia a la tensión de los materiales terrestres. Un imán común, como los que se usan para sostener papeles en un refrigerador, posee un campo magnético de 100 Gauss. El campo magnético más potente que uno personalmente puede encontrar es de alrededor de 104 Gauss, si a uno le aplican un escaneo de imagen por resonancia magnética para diagnóstico médico. Un campo así no ofrece riesgos para la salud y es difícil que afecte a los átomos de nuestro cuerpo. Los campos de más de 109 Gauss, sin embargo, serían letales al instante.

¿Qué causó la llamarada del 27 de diciembre? Los estallidos de las magnetares liberan tremendas cantidades de energía magnética con gran rapidez. Tienden a aparecer en grupos en los momentos en que la corteza cede a poderosas tensiones magnéticas. Mientras crece la inestabilidad, el campo cambiante, deslizante, retorcido produce fuertes corrientes que se disipan encima de la estrella, llenando de energía las partículas atrapadas en el campo magnético exterior. Simultáneamente, el campo magnético pasa a un estado de energía más baja. Esto produce una explosión de rayos gamma suaves que es lo que se observa como un poderoso y ordinario estallido de SGR. Ocasionalmente, el campo magnético se vuelve inestable a una escala mucho mayor, y se reacomoda a sí mismo rápidamente a un estado de menor energía. Inevitablemente, las superllamaradas involucran también desplazamientos en la estructura de la corteza. En una magnetar, la energía disponible para esas llamaradas magnéticas es tremenda porque el campo es muy poderoso. La energía magnética de una magnetar alcanza con facilidad a alimentar la superllamarada del 27 de diciembre de 2004.

Unos estallidos más o menos análogos ocurren habitualmente en el sol, en sucesos explosivos llamados "llamaradas solares", durante una de éstas, las líneas de campo magnético cercanas a la superficie del sol cambian la distribución en que están conectadas unas con otras, en un proceso llamado "reconexión magnética", que libera energía magnética pura. En una magnetar, esto ocurre más rápida y limpiamente (sin demasiada materia involucrada) por lo que es posible producir estallidos intensos y breves de rayos gamma. De hecho, las llamaradas solares emiten a menudo parte de su energía en rayos gamma.

* Institute for Advanced Study, School of Natural Sciences, Einstein Drive, Princeton