Estrellas de neutrones y púlsares

¿Qué es una estrella de neutrones?

Cuando a una estrella de más de unas ocho veces la masa del Sol se le acaba el combustible, su núcleo colapsa en una supernova. Si el núcleo restante tiene entre aproximadamente 1,4 y unas 2 masas solares, se convierte en una estrella de neutrones.

Durante el colapso, la gravedad aplasta los electrones contra los protones y los convierte en neutrones, partículas sin carga eléctrica. El resultado es, en esencia, un núcleo atómico gigante que se mantiene unido por la gravedad en lugar de por las fuerzas nucleares.

Si el núcleo es aún más pesado, nada puede detener el colapso y se convierte en un agujero negro. Las estrellas de neutrones son la última parada antes de ese punto.

Pequeña, pesada y extrema

Una estrella de neutrones típica mide solo unos 20 km de diámetro, más o menos el tamaño de una ciudad, y aun así contiene más masa que todo el Sol. Un terrón de azúcar de su material pesaría aproximadamente lo mismo que todos los seres humanos de la Tierra juntos, y una cucharadita quizá mil millones de toneladas.

La gravedad en la superficie es tan intensa que un objeto soltado desde un metro de altura chocaría contra el suelo a millones de km/h. La superficie puede ser extremadamente lisa, con "montañas" de menos de 2,5 cm de altura.

Como un núcleo que colapsa conserva su giro al encogerse, igual que un patinador que recoge los brazos, las estrellas de neutrones recién nacidas giran muy deprisa. Sus campos magnéticos también se comprimen hasta billones de veces el de la Tierra.

Púlsares: faros cósmicos

En 1967, Jocelyn Bell Burnell, entonces estudiante de doctorado en Cambridge, notó una extraña "mancha" regular en los datos de su radiotelescopio: pulsos que llegaban cada 1,34 segundos. La señal era tan constante que el equipo la llamó en broma LGM-1, por "little green men" (hombrecillos verdes).

Pronto aparecieron más fuentes, y los astrónomos comprendieron que eran estrellas de neutrones en rotación. De cerca de los polos magnéticos salen haces de ondas de radio, y cuando los polos están inclinados respecto al eje de giro, los haces barren el espacio. Si uno cruza la Tierra, vemos un pulso en cada vuelta.

Algunos púlsares giran unas pocas veces por segundo; los "púlsares de milisegundos", acelerados al robar gas a una compañera, dan cientos de vueltas por segundo. Su tictac es tan regular que rivaliza con los relojes atómicos, y los astrónomos usan grupos de ellos para buscar ondulaciones lentas en el espacio-tiempo.

Magnetares

Un magnetar es una estrella de neutrones con un campo magnético unas mil veces más intenso que el de una estrella de neutrones normal, el más intenso conocido en cualquier lugar. Un campo así podría borrar una tarjeta de crédito desde la mitad de la distancia a la Luna y deformar los átomos cerca de la estrella.

Las tensiones en la corteza pueden romperse y liberar estallidos repentinos de rayos X y rayos gamma. En diciembre de 2004, una fulguración gigante de un magnetar llamado SGR 1806−20, a unos 50.000 años luz, fue lo bastante fuerte como para afectar de forma medible a la alta atmósfera terrestre.

Los magnetares también se relacionan con algunas ráfagas rápidas de radio, destellos de radio breves y muy brillantes. En 2020 se rastreó una hasta un magnetar dentro de nuestra propia galaxia.

GW170817: cuando chocaron dos estrellas de neutrones

El 17 de agosto de 2017, los detectores LIGO y Virgo registraron ondas gravitacionales, diminutas ondulaciones del propio espacio, procedentes de dos estrellas de neutrones que giraban en espiral a unos 130 millones de años luz. Unos 1,7 segundos después, el satélite Fermi de la NASA captó un breve estallido de rayos gamma de la misma zona del cielo.

En pocas horas, los telescopios encontraron un nuevo punto de luz en la galaxia NGC 4993. Era una kilonova, un resplandor alimentado por material radiactivo lanzado en el choque, y se observó en luz desde los rayos gamma hasta la radio.

Los espectros mostraron que estas fusiones crean elementos pesados, probablemente incluidos el oro y el platino. Fue la primera vez que un mismo fenómeno cósmico se estudió con ondas gravitacionales y con luz, un campo que hoy se llama astronomía multimensajero.

¿Puedo ver una estrella de neutrones?

Las estrellas de neutrones son demasiado pequeñas y débiles para verlas como objetos individuales a simple vista o con un telescopio de aficionado. Sin embargo, sí puedes mirar sus hogares.

La nebulosa del Cangrejo (M1), en Tauro, contiene un púlsar que gira unas 30 veces por segundo; con un telescopio pequeño ves la nube luminosa, no el púlsar. Los grandes telescopios profesionales pueden registrar sus destellos.

Muchos clubes de radioastronomía y programas de divulgación universitarios permiten al público escuchar señales de púlsares convertidas en sonido, una forma memorable de oír el tictac de una estrella muerta.