En el universo existen objetos tan extremos que cuesta incluso imaginarlos. Uno de ellos es el magnétar, un tipo de estrella capaz de generar el campo magnético más intenso conocido.
Para entenderlo mejor conviene empezar por una comparación sencilla. El campo magnético de la Tierra es el que hace funcionar las brújulas. Es relativamente débil. Si se compara con el de un magnétar, la diferencia es gigantesca: el campo magnético de estas estrellas puede ser hasta un billón de veces más potente.
Es una fuerza tan extraordinaria que los físicos creen que puede alterar incluso el propio vacío del espacio. Dicho de otro modo: cerca de un magnétar, la física funciona de una forma que no vemos en ningún otro lugar del universo.
Qué es un magnétar: una estrella de neutrones llevada al límite
Para entender qué es un magnétar primero hay que hablar de las estrellas de neutrones. Estas aparecen cuando una estrella muy grande llega al final de su vida y explota como supernova.
Tras esa explosión, el núcleo de la estrella colapsa y se comprime de forma brutal. La materia queda aplastada hasta formar una esfera diminuta en términos astronómicos. Un objeto de apenas unos 20 kilómetros de diámetro puede contener más masa que el Sol.
Dicho de otra forma: es como comprimir toda la masa del Sol en una esfera del tamaño aproximado de una ciudad. Pero los magnétares llevan esta idea todavía más lejos.
Son estrellas de neutrones, sí. Pero con una característica que las hace únicas: poseen los campos magnéticos más intensos conocidos en el universo. Los científicos estiman que estos campos alcanzan valores de 10¹⁴ a 10¹⁵ Gauss. Para que la cifra tenga sentido conviene compararla:
- El campo magnético de la Tierra ronda los 0,5 Gauss.
- Un imán doméstico puede tener varios cientos de Gauss.
- Un magnétar alcanza cientos de billones de Gauss.
La diferencia es tan enorme que cuesta encontrar una comparación realista. En términos simples, un magnétar sería el imán natural más potente del cosmos.
Un lugar donde la materia deja de comportarse como la conocemos
La superficie de un magnétar es uno de los lugares más extremos que existen. Su gravedad superficial es aproximadamente 200.000 millones de veces mayor que la de la Tierra. Esa cifra significa que cualquier objeto quedaría aplastado instantáneamente.
Pero el fenómeno más sorprendente es la densidad. La materia está tan comprimida que una comparación ayuda a entenderlo: una cucharadita de material de una estrella de neutrones pesaría tanto como una montaña en la Tierra.
Esto ocurre porque los átomos ya no pueden mantener su estructura normal. En la Tierra, un átomo tiene un núcleo rodeado de electrones que orbitan a su alrededor. En una estrella de neutrones la presión es tan brutal que los electrones se fusionan con los protones.
El resultado es un océano de neutrones comprimidos unos contra otros. En el interior de un magnétar, ese material probablemente se comporta como un fluido extremadamente denso con propiedades muy extrañas. Los físicos creen que allí existen estados de la materia como superfluidez y superconductividad.
Eso significa que algunas corrientes eléctricas pueden circular sin resistencia durante miles de años. Y esas corrientes son las que ayudan a sostener los gigantescos campos magnéticos del magnétar.
En qué se diferencian de los púlsares
Los magnétares no están solos dentro de la familia de las estrellas de neutrones. Existe otro tipo muy conocido: los púlsares. Un púlsar puede imaginarse como un faro cósmico. Gira muy rápido y emite haces de radiación desde sus polos. Cuando esos haces apuntan hacia la Tierra, los telescopios detectan un pulso de radio.
Algunos púlsares giran cientos de veces por segundo. Los magnétares, en cambio, son mucho más lentos. Su rotación suele tardar entre 2 y 12 segundos en completar una vuelta. En una estrella de neutrones eso se considera un ritmo bastante tranquilo.
La razón es su campo magnético. Es tan intenso que actúa como un freno cósmico, ralentizando poco a poco la rotación de la estrella. Pero la diferencia más importante está en la forma en la que liberan energía. Los púlsares obtienen su energía principalmente de su rotación rápida.
Los magnétares, en cambio, liberan energía cuando su campo magnético se deforma, se reorganiza o se debilita. Y ese proceso puede ser extremadamente violento.
Cómo se forman estos imanes cósmicos gigantes
Los magnétares nacen cuando estrellas muy masivas, entre 25 y 40 veces más grandes que el Sol, llegan al final de su vida. Cuando su combustible nuclear se agota, el núcleo de la estrella colapsa y provoca una explosión de supernova.
En muchos casos el resultado es una estrella de neutrones normal. Pero si se dan ciertas condiciones especiales durante el colapso, el campo magnético se amplifica de forma extraordinaria. Ese proceso ocurre durante los primeros segundos tras la explosión.
El núcleo recién formado gira muy rápido y la materia en su interior se mueve de forma turbulenta. Esa combinación puede funcionar como una dínamo gigantesca, similar a la que genera el campo magnético de la Tierra.
La diferencia es que aquí las fuerzas son muchísimo mayores. Las corrientes eléctricas generadas durante ese proceso pueden amplificar el campo magnético inicial desde 10¹² Gauss hasta más de 10¹⁵ Gauss. Todo esto sucede en apenas unos segundos.
Un nacimiento muy concreto
No todas las supernovas producen magnétares. Para que aparezca uno, la estrella original debe cumplir varias condiciones al mismo tiempo.
Primero, debe tener una masa suficientemente grande. Los estudios indican que las estrellas progenitoras suelen tener entre 25 y 40 masas solares. Pero también importa la velocidad de rotación.
Si la estrella gira muy rápido antes de colapsar, el movimiento de la materia puede generar las corrientes eléctricas necesarias para amplificar el campo magnético. Si la estrella es demasiado masiva, el colapso termina formando un agujero negro. Si es demasiado pequeña, el resultado será una estrella de neutrones convencional.
Solo en un rango bastante específico aparecen los magnétares. Por eso son relativamente raros. En toda la Vía Láctea probablemente existan solo unas pocas decenas.
Magnétares VS Púlsares
| Característica | Magnétares | Púlsares |
|---|---|---|
| Tipo de objeto | Tipo extremo de estrella de neutrones con campos magnéticos gigantescos | Estrella de neutrones que emite pulsos regulares de radiación |
| Campo magnético | Extremadamente intenso, entre 10¹⁴ y 10¹⁵ Gauss | Muy fuerte, pero normalmente hasta mil veces menor |
| Velocidad de rotación | Lenta para una estrella de neutrones | Muy rápida, algunos giran cientos de veces por segundo |
| Periodo de rotación | Entre 2 y 12 segundos por vuelta | Desde milisegundos hasta unos pocos segundos |
| Fuente principal de energía | Degradación y reorganización del campo magnético | Energía de rotación de la estrella |
| Emisión característica | Brotes impredecibles de rayos X y rayos gamma muy energéticos | Pulsos regulares de radio detectables desde la Tierra |
| Fenómenos asociados | Terremotos estelares (starquakes) y estallidos energéticos | Pulsos periódicos estables, como un faro cósmico |
Terremotos en estrellas
Los magnétares no solo son potentes imanes cósmicos. También son objetos muy inestables. Su campo magnético es tan extremo que puede deformar literalmente la superficie de la estrella.
Para entenderlo hay que imaginar cómo es un magnétar. Aunque su interior está formado por materia ultra comprimida, la parte más externa posee algo parecido a una corteza sólida, una especie de “caparazón” extremadamente rígido. Pero ese caparazón vive bajo una presión brutal.
El campo magnético del magnétar es tan intenso que retuerce y tensa la superficie de la estrella, como si fuera una lámina metálica sometida a fuerzas gigantescas. Durante un tiempo la corteza resiste… hasta que ya no puede más. Entonces se rompe.
Cuando esto ocurre se produce lo que los astrónomos llaman starquake, literalmente un terremoto estelar. La superficie de la estrella se fractura y se reajusta de forma repentina. El fenómeno dura muy poco tiempo, pero la energía liberada es colosal.
Es, en esencia, el equivalente cósmico de un terremoto, pero a una escala muchísimo mayor. Estos eventos suelen ir acompañados de intensos destellos de rayos X y rayos gamma, la radiación más energética que existe. Durante unos instantes, el magnétar puede brillar con una potencia enorme.
Explosiones capaces de superar al Sol
En ocasiones, los magnétares producen explosiones tan intensas que superan prácticamente cualquier otro fenómeno electromagnético observado en nuestra galaxia.
Uno de los episodios más famosos ocurrió el 27 de diciembre de 2004. Ese día, un magnétar situado a unos 50.000 años luz de la Tierra, llamado SGR 1806-20, liberó una explosión gigantesca de rayos gamma. El destello duró apenas 0,2 segundos.
Pero en ese brevísimo instante liberó más energía que la que el Sol produce durante unos 250.000 años. La radiación fue tan potente que los detectores de varios satélites quedaron momentáneamente saturados. De hecho, el pulso fue detectado por instrumentos situados en diferentes puntos del sistema solar.
A pesar de la enorme distancia a la que se encontraba, el evento dejó claro hasta qué punto los magnétares pueden ser máquinas de energía extremas.
La posible relación con los estallidos rápidos de radio
En los últimos años los astrónomos se han enfrentado a uno de los misterios más intrigantes del cosmos: los FRB, o estallidos rápidos de radio.
Son señales de radio muy breves, de apenas unos milisegundos, pero increíblemente intensas. Durante ese pequeño instante liberan tanta energía como el Sol en varios días. Durante mucho tiempo nadie sabía qué podía producir algo así.
Se propusieron muchas ideas: colisiones entre estrellas de neutrones, agujeros negros o incluso fenómenos aún desconocidos. Pero en 2020 ocurrió algo que cambió la investigación.
Un magnétar de nuestra galaxia, llamado SGR 1935+2154, emitió simultáneamente un estallido rápido de radio y un brote de rayos X.
Fue la primera vez que se observaba algo así. Ese descubrimiento proporcionó la primera evidencia directa de que al menos algunos FRB pueden generarse en magnétares, probablemente cuando su campo magnético se reorganiza de forma violenta.
Aunque no todos los FRB parecen tener este origen, el hallazgo abrió una nueva vía para entender uno de los fenómenos más misteriosos del universo.
Cómo estudian los astrónomos estos objetos
Estudiar un magnétar no es tan sencillo como apuntar un telescopio al cielo. El problema es que la mayor parte de la energía que emiten no se encuentra en la luz visible, sino en formas de radiación mucho más energéticas: rayos X y rayos gamma.
Aquí entra en juego algo curioso. La atmósfera de la Tierra actúa como un escudo natural que bloquea este tipo de radiación. Gracias a esa protección la vida puede existir en nuestro planeta.
Pero ese mismo escudo también tiene una consecuencia para los astrónomos: desde la superficie de la Tierra no podemos detectar directamente esas señales. Es como intentar escuchar una conversación que ocurre detrás de una pared muy gruesa. Por eso los científicos tienen que observar estos fenómenos desde el espacio.
Para hacerlo utilizan observatorios espaciales como Chandra, XMM-Newton, Fermi o INTEGRAL. Estos telescopios orbitan alrededor de la Tierra y están diseñados para captar precisamente ese tipo de radiación de alta energía que no llega al suelo.
Cuando uno de estos satélites detecta un estallido procedente de un magnétar, ocurre algo parecido a una alerta científica internacional. Otros telescopios —en el espacio y también en la Tierra— apuntan rápidamente hacia esa región del cielo.
El objetivo es observar el mismo fenómeno desde diferentes instrumentos y longitudes de onda. A veces, además de rayos X y rayos gamma, también aparecen señales de radio. Esas señales permiten medir con mucha precisión cómo gira el magnétar y cómo cambia su rotación con el paso del tiempo.
Combinando todas esas observaciones, los astrónomos pueden reconstruir con bastante detalle qué está ocurriendo realmente en estos objetos extremos.
Algunos de los magnétares más estudiados
Uno de los ejemplos más conocidos es SGR 1806-20. Este objeto saltó a los titulares de la astronomía en 2004, cuando produjo uno de los estallidos de rayos gamma más potentes jamás observados dentro de nuestra galaxia.
Aquel evento mostró hasta qué punto los magnétares pueden liberar cantidades gigantescas de energía en apenas unos segundos.
Otro objeto muy importante es 1E 1841-045. Fue uno de los primeros casos que permitió a los astrónomos confirmar que este tipo de estrellas realmente existía. Su comportamiento no encajaba con el de los púlsares conocidos. Algo no cuadraba. Ese misterio llevó a desarrollar nuevos modelos teóricos que finalmente dieron lugar al concepto moderno de magnétar.
Más recientemente se ha descubierto Swift J1818.0-1607, considerado el magnétar más joven conocido hasta ahora. Los cálculos indican que tiene apenas unos 240 años. En términos astronómicos eso significa que prácticamente acaba de nacer.
Observar un objeto tan joven resulta especialmente valioso para los científicos. Permite estudiar las primeras etapas de vida de un magnétar, cuando su campo magnético todavía es extremadamente intenso y está cambiando con rapidez. En cierto modo, cada uno de estos objetos funciona como un laboratorio natural del universo.
En ellos los físicos pueden investigar cómo se comporta la materia sometida a presiones inimaginables, densidades extremas y campos magnéticos gigantescos, condiciones que hoy por hoy serían imposibles de recrear en cualquier laboratorio de la Tierra.
Fuente imagen destacada: ESO