Es posible que hayamos detectado la primera llamarada magnética fuera de nuestra galaxia

Los rayos gamma son una clase amplia de fotones de alta energía, que incluyen cualquier cosa con mayor energía que los rayos X. Si bien a menudo surgen de procesos como la desintegración radiactiva, pocos eventos astronómicos los producen en cantidades suficientes como para poder detectarlos cuando la radiación se origina en otra galaxia.

Sin embargo, la lista es mayor que una, lo que significa que el descubrimiento de los rayos gamma no significa que conozcamos el evento que llevó a su aparición. A bajas energías, pueden producirse en las regiones que rodean los agujeros negros y las estrellas de neutrones. Las supernovas también pueden producir un estallido repentino de rayos gamma, al igual que la fusión de objetos compactos como las estrellas de neutrones.

Luego están los magnetares. Se trata de estrellas de neutrones que, al menos temporalmente, tienen intensos campos magnéticos de >10¹² Muchas veces más fuerte que el campo magnético del sol. Los magnetares pueden experimentar llamaradas e incluso llamaradas gigantes, ya que emiten grandes cantidades de energía, incluidos rayos gamma. Estas explosiones pueden ser difíciles de distinguir de las explosiones de rayos gamma resultantes de la fusión de objetos compactos, por lo que las únicas explosiones confirmadas de magnetares gigantes han ocurrido en nuestra galaxia o sus satélites. Hasta ahora parece.

Qué fue eso

La explosión en cuestión fue monitoreada por la Agencia Espacial Europea. Observatorio Integrado de Rayos Gamma, entre otros, en noviembre de 2023. GRB 231115A fue corto y duró solo unos 50 milisegundos en algunas longitudes de onda. Si bien se pueden producir estallidos de rayos gamma más largos mediante la formación de agujeros negros durante las supernovas, este breve estallido es similar a los que se espera que se observen cuando las estrellas de neutrones se fusionan.

Los datos direccionales de Integral GRB 231115A lo ubicaron directamente sobre una galaxia cercana, M82, también conocida como la Galaxia del Cigarro. M82 es una de las llamadas galaxias con estallido estelar, lo que significa que está formando estrellas a un ritmo rápido, y la explosión probablemente sea causada por interacciones con sus vecinas. En general, la galaxia está formando estrellas a un ritmo más de 10 veces mayor que el de la Vía Láctea. Esto significa muchas supernovas, pero también muchas estrellas de neutrones jóvenes, algunas de las cuales formarán magnetares.

Esto no descarta la posibilidad de que M82 esté presente frente a un estallido de rayos gamma procedente de un evento distante. Sin embargo, los investigadores están utilizando dos métodos diferentes para demostrar que esto es muy improbable, lo que hace que algo que ocurra dentro de la galaxia sea la fuente más probable de rayos gamma.

Todavía podría ser un estallido de rayos gamma dentro de M82, excepto que la energía total estimada de la explosión es mucho menor de lo que esperaríamos de esos eventos. También deberían detectarse supernovas en otras longitudes de onda, pero no había señales de ninguna (de todos modos, normalmente producen explosiones más largas). Una fuente alternativa, la fusión de dos objetos compactos como, por ejemplo, estrellas de neutrones, podría haberse detectado mediante observatorios de ondas gravitacionales, pero no había ninguna señal clara en ese momento. Estos eventos a menudo dejan atrás fuentes de rayos X, pero no se ven otras nuevas en M82.

Entonces, parece una llamarada magnética gigante, y las posibles explicaciones de un breve estallido de radiación gamma en realidad no funcionan para GRB 231115A.

Buscando por mas

No se ha determinado completamente el mecanismo exacto por el cual los magnetares producen rayos gamma. Se cree que este proceso implica una reorganización de la corteza de la estrella de neutrones, impuesta por las intensas fuerzas generadas por el asombrosamente intenso campo magnético. Se cree que las llamaradas gigantes requieren una intensidad de campo magnético de al menos 10¹⁵ Gauss. El campo magnético de la Tierra es inferior a un gauss.

Suponiendo que el evento envió radiación en todas direcciones en lugar de dirigirla hacia la Tierra, los investigadores estiman que la energía total liberada fue de 10⁴⁵ ergios, lo que se traduce en aproximadamente 10²² Megatones de TNT. Entonces, aunque es menos activo que una fusión de estrellas de neutrones, sigue siendo un evento impresionantemente activo.

Sin embargo, para comprenderlos mejor, probablemente necesitemos más de los tres estados en nuestra vecindad inmediata que están claramente asociados con los magnetares. Por lo tanto, poder determinar de manera consistente cuándo ocurren estos eventos en galaxias distantes sería una gran victoria para los astrónomos. Los resultados podrían ayudarnos a desarrollar un modelo para distinguir cuando observamos una llamarada gigante en lugar de fuentes alternativas de rayos gamma.

Los investigadores también señalan que esta es la segunda erupción gigante candidata asociada con M82 y, como se mencionó anteriormente, se espera que las galaxias estelares sean relativamente ricas en magnetares. Centrar las búsquedas en ellas y en galaxias similares puede ser justo lo que necesitamos para acelerar el ritmo de nuestras observaciones.

Naturaleza, 2024. DOI: 10.1038/s41586-024-07285-4 (Acerca de las identificaciones digitales).