Discovery of an Extremely Luminous Sporadic Radio Pulsar

En lo profundo del silencio frío y oscuro del espacio, hay estrellas muertas que aún hablan. Estas son las estrellas de neutrones, los remanentes increíblemente densos del tamaño de una ciudad que quedan tras la explosión de estrellas masivas. La mayoría de ellas giran rápidamente, emitiendo haces de ondas de radio hacia el universo como faros. Cuando estos haces pasan por la Tierra, detectamos un pulso regular, lo que les gana el nombre de púlsares. Durante décadas, los astrónomos han mapeado miles de estos relojes cósmicos, utilizándolos para probar las leyes de la física y medir el tejido del espacio-tiempo. Sin embargo, no todas las estrellas de neutrones son faros constantes. Algunas son erráticas, parpadeando encendiéndose y apagándose en ráfagas impredecibles, o escondiendo sus señales por completo durante largos periodos. Estos son conocidos como transitorios de radio rotatorios, o RRATs. Son difíciles de encontrar porque no brillan con un ritmo constante; en su lugar, susurran en destellos esporádicos y aleatorios que son fácilmente perdidos por los telescopios que buscan patrones constantes. Comprender estos objetos elusivos es crucial porque podrían contener la clave de un tipo diferente de misterio cósmico: las ráfagas rápidas de radio. Estas son potentes destellos de energía de radio de milisegundos de duración que provienen de galaxias distantes, y aunque su origen sigue siendo uno de los mayores rompecabezas de la astronomía, muchos científicos sospechan que están relacionados con el comportamiento de estas erráticas estrellas de neutrones.

Un equipo de astrónomos que utiliza el Experimento de Mapeo de Intensidad de Hidrógeno Canadiense, un enorme radiotelescopio en la Columbia Británica, ha descubierto ahora el ejemplo más luminoso de tal estrella errática jamás registrado. Encontraron una estrella de neutrones, llamada PSR J2108+5055, que se encuentra a unos 1.600 años luz en nuestra propia galaxia, la Vía Láctea. Esta estrella es una verdadera anomalía. Mientras que la mayoría de los púlsares emiten un flujo constante de ondas de radio, esta es un cambiador de modo esporádico, lo que significa que cambia entre un estado silencioso donde es casi muda y un estado brillante donde desata pulsos poderosos. Los investigadores detectaron más de dos mil de estos pulsos a lo largo de varios años, pero el comportamiento de la estrella es tan irregular que fue invisible para los sondeos previos que buscaban señales constantes. El descubrimiento más sorprendente es el puro poder de sus destellos más brillantes. El equipo midió un solo pulso con un brillo máximo de 3,1 kilojanskys, una unidad de intensidad de radio. Para poner esto en perspectiva, si colocaras esta estrella en el borde de nuestro Grupo Local de galaxias, un enorme telescopio en China llamado FAST aún sería capaz de detectar su destello más brillante. Esto convierte a PSR J2108+5055 en el transitorio de radio rotatorio más brillante conocido, superando a todos los demás de su clase por un margen significativo.

El descubrimiento no fue sencillo. El telescopio utilizado, CHIME, está diseñado para escanear una amplia franja del cielo a medida que la Tierra rota, pero no rastrea objetos individuales como un telescopio tradicional. Esto significa que los datos son complejos, y los pulsos de la estrella fueron captados a menudo en los "lóbulos laterales" de la visión del telescopio, que son áreas menos sensibles en el borde de su campo de visión. Los investigadores tuvieron que desarrollar nuevos métodos para calibrar estas señales y confirmar que los pulsos provenían de una única fuente rotatoria. Descubrieron que la estrella gira una vez cada 0,495 segundos y tiene un campo magnético poderoso, pero pasa la mayor parte del tiempo en un modo de "anulación", donde no emite casi nada. Cuando despierta, cambia entre dos modos distintos de brillo. Un modo es tenue, mientras que el otro es increíblemente brillante, con los pulsos brillantes siendo aproximadamente veinte veces más fuertes que los tenues. El equipo también notó que los pulsos de la estrella llegan en tiempos ligeramente diferentes dependiendo de en qué modo se encuentre, una pista sutil que les ayudó a descifrar el verdadero ritmo de la estrella.

Lo que hace que este descubrimiento sea tan importante es lo que sugiere sobre la población de estrellas de neutrones en nuestra galaxia. Los sondeos previos, que buscaban señales constantes o ráfagas cortas, probablemente pasaron por alto esta estrella por completo porque no se comporta como un púlsar típico. Los investigadores utilizaron un modelo simple para estimar cuántas otras estrellas como esta podrían estar escondidas en el cielo. Concluyeron que podría haber docenas, quizás alrededor de ochenta, de estas fuentes extremadamente brillantes pero esporádicas que han pasado desapercibidas por los métodos tradicionales. Esto implica que el universo está lleno de más de estos gigantes que se "esconden" de lo que pensábamos anteriormente, y que necesitamos nuevos sondeos de larga duración para encontrarlos. El estudio también sitúa a esta estrella en el contexto de las ráfagas rápidas de radio. Si bien los pulsos de PSR J2108+5055 son increíblemente brillantes para un púlsar, siguen siendo demasiado débiles para ser las ráfagas rápidas de radio que se ven provenientes de otras galaxias. Sin embargo, el hecho de que una estrella de neutrones en nuestro propio patio trasero pueda producir tales destellos intensos de milisegundos muestra que la maquinaria dentro de estas estrellas es capaz de generar energía a una escala que cierra la brecha entre los púlsares ordinarios y las misteriosas ráfagas rápidas de radio.

Los investigadores también buscaron esta estrella en otras partes del espectro, como los rayos X y la luz visible, pero no encontraron nada. Esto confirma que la estrella es un emisor de radio puro, sin un contraparte visible o un fuerte resplandor de rayos X, lo cual es típico para este tipo de objeto. Al medir la rotación de la estrella y cuánto se ralentiza con el tiempo, calcularon que tiene unos 12 millones de años y posee un campo magnético superficial miles de millones de veces más fuerte que el de la Tierra. La energía que pierde al girar se convierte en ondas de radio con una eficiencia que es sorprendentemente alta durante los breves momentos en que está activa. Este descubrimiento no resuelve el misterio de las ráfagas rápidas de radio, pero expande nuestra comprensión de lo que las estrellas de neutrones son capaces de hacer. Demuestra que, incluso dentro de nuestra propia galaxia, existen objetos extremos que desafían nuestras expectativas, brillando intensamente por un momento antes de desaparecer de nuevo en la oscuridad. A medida que entren en funcionamiento nuevos telescopios y los sondeos se vuelvan más sensibles, los astrónomos esperan encontrar más de estos transitorios de alto poder y elusivos, revelando una población oculta de estrellas que solo hablan mediante susurros.