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Impresión artística de un magnetar en el cúmulo estelar Westerlund 1. Crédito: ESO/L. Calçada. Fuente: Wikimedia Commons.
Utilizando datos de un satélite de la NASA, el Explorador de Polarimetría de Rayos X (IXPE), los astrónomos detectaron una estrella que tenía una superficie sólida sin atmósfera.
El estudio -una colaboración internacional codirigida por científicos de la UCL- informó de una firma en la luz de rayos X emitida por una estrella muerta altamente magnetizada llamada magnetar. El equipo analizó la observación de IXPE del magnetar 4U 0142+61. Se encuentra a casi 13.000 años luz de la Tierra en la constelación de Casiopea.
Era la primera vez que se observaba la luz de rayos X polarizada de un magnetar.
Al examinar los datos, el equipo identificó una proporción de luz polarizada mucho menor que la esperada si los rayos X atravesaban una atmósfera. El equipo también descubrió que, en el caso de las partículas de luz con energías más altas, el ángulo de polarización, o el "meneo", se invertía exactamente 90 grados en comparación con la luz con energías más bajas, tal y como predicen los modelos teóricos de las estrellas con costras sólidas rodeadas de magnetosferas llenas de corrientes eléctricas.
La profesora Silvia Zane (del Laboratorio de Ciencias Espaciales Mullard de la UCL), coautora del estudio y miembro del equipo científico de IXPE, declaró: "Esto fue completamente inesperado: "Esto fue completamente inesperado. Estaba convencida de que habría una atmósfera. El gas de la estrella ha alcanzado un punto de inflexión y se ha convertido en sólido de forma similar a como el agua podría convertirse en hielo. Esto es el resultado del increíblemente fuerte campo magnético de la estrella".
"Pero, al igual que con el agua, la temperatura también es un factor: un gas más caliente requerirá un campo magnético más fuerte para volverse sólido".
"Un próximo paso es observar estrellas de neutrones más calientes con un campo magnético similar, para investigar cómo la interacción entre la temperatura y el campo magnético afecta a las propiedades de la superficie de la estrella".
El autor principal, el Dr. Roberto Taverna, de la Universidad de Padua, dijo: "La característica más interesante que pudimos observar es el cambio en la dirección de la polarización con la energía, con un ángulo de polarización que oscila exactamente 90 grados".
"Esto concuerda con lo que predicen los modelos teóricos y confirma que los magnetares están efectivamente dotados de campos magnéticos ultrafuertes".
Según la teoría cuántica, un entorno fuertemente magnetizado hace que la luz se polarice en dos direcciones: paralela al campo magnético y perpendicular a él. La cantidad y la dirección de la polarización observada proporcionan una información que no estaría disponible de otra manera, dejando un rastro de la estructura del campo magnético y del estado físico de los materiales en la región de la estrella de neutrones.
A altas energías, se espera que dominen los fotones polarizados perpendicularmente al campo magnético, lo que da lugar a la oscilación de polarización de 90 grados observada.
El profesor Roberto Turolla, de la Universidad de Padua, que también es profesor honorario del Laboratorio de Ciencias Espaciales Mullard de la UCL, dijo: "La polarización a bajas energías nos dice que es probable que el campo magnético sea tan fuerte como para convertir la atmósfera que rodea a la estrella en un sólido o un líquido, un fenómeno conocido como condensación magnética".
"Se cree que la corteza sólida de la estrella está compuesta por un entramado de iones, mantenidos juntos por el campo magnético. Los átomos no serían esféricos, sino alargados en la dirección del campo magnético".
"Todavía es objeto de debate si los magnetares y otras estrellas de neutrones tienen o no atmósfera. Sin embargo, el nuevo trabajo es la primera observación de una estrella de neutrones en la que una corteza sólida es una explicación fiable."
El profesor Jeremy Heyl, de la Universidad de Columbia Británica (UBC), añadió: "También cabe destacar que la inclusión de los efectos de la electrodinámica cuántica, como hicimos en nuestro modelo teórico, da resultados compatibles con la observación de IXPE. No obstante, también estamos investigando modelos alternativos para explicar los datos del IXPE, para los que aún faltan simulaciones numéricas adecuadas."
Fuentes, creditos y referencias:
Fuente: UCL