Los magnetares son un tipo especial de estrellas de neutrones con los campos magnéticos más intensos del Universo. Estos cuerpos extremadamente densos están vinculados a fenómenos cósmicos extremos como hipernovas, ráfagas rápidas de radio y explosiones de rayos gamma. No obstante, su origen sigue siendo un enigma.

Cuando una estrella con una masa al menos ocho veces superior a la del Sol alcanza el final de su ciclo, su núcleo colapsa debido a la gravedad. Este proceso desencadena una supernova, expulsando las capas externas y contrayendo el núcleo en una estrella de neutrones, el objeto más denso del Universo. Una sola cucharadita de su materia puede pesar mil millones de toneladas, equivalentes a 100,000 torres Eiffel.

En este estudio, la estrella de neutrones simulada presenta características similares a los magnetares de campo débil. Aunque muchas estrellas de neutrones emiten ondas de radio, algunas generan potentes ráfagas de rayos X y gamma. Se cree que sus emisiones provienen de la disipación de sus intensos campos magnéticos, un millón de billones de veces más potentes que los de la Tierra.

El misterio detrás de los magnetares

Debido a la importancia de los campos magnéticos en los fenómenos luminosos asociados a los magnetares, los investigadores buscan entender su origen. Existen diversas teorías, pero la más sólida sugiere que estos campos se generan mediante una dinamo en la protoestrella de neutrones, apenas segundos después de la explosión.

«La acción de dinamo permite que un fluido conductor, como un plasma, genere y mantenga campos magnéticos a pesar de los efectos que los debilitan. Este fenómeno es clave en la mayoría de los campos magnéticos astrofísicos, como los del Sol y la Tierra», explica Paul Barrère, investigador postdoctoral en la Facultad de Ciencias de la Universidad de Ginebra y coautor del estudio. «Esta teoría destaca por contar con respaldo de múltiples simulaciones numéricas».

Un nuevo modelo de formación de magnetares

Para que muchas dinamos sean efectivas, se requiere que el núcleo de la estrella progenitora gire rápidamente, pero estas velocidades son inciertas debido a la falta de observaciones. Por ello, Barrère y su equipo han explorado un modelo alternativo. Este plantea que parte del material expulsado durante la supernova cae nuevamente sobre la protoestrella de neutrones, impulsándola. «Nuestro modelo no depende de la rotación inicial de la estrella progenitora», señala Barrère.

El mecanismo clave para amplificar el campo magnético en esta estrella es un tipo de dinamo llamada Tayler-Spruit. «Este proceso aprovecha las diferencias de rotación dentro de la estrella y la inestabilidad del campo magnético. Es un fenómeno bien conocido en astrofísica porque puede explicar la rotación de los núcleos estelares», añade el investigador.

Evolución de los magnetares simulada

A pesar de su relevancia, este modelo se enfoca en los primeros segundos tras la supernova, un periodo breve comparado con la edad de los magnetares observados. Para ampliar la investigación, se colaboró con científicos de las universidades de Newcastle y Leeds, expertos en evolución estelar. Esto permitió desarrollar la primera simulación de la evolución de una estrella de neutrones con un campo magnético complejo generado por la dinamo Tayler-Spruit, abarcando millones de años.

«Unimos conocimientos para conectar estudios sobre la formación de protoestrellas de neutrones con investigaciones sobre estrellas de neutrones evolucionadas», destaca Barrère.

El estudio indica que los magnetares de campo débil descubiertos en 2010, cuyos dipolos magnéticos son hasta cien veces menos intensos que los de los magnetares clásicos, se forman en protoestrellas de neutrones aceleradas por la acreción de materia tras la supernova y la acción de la dinamo Tayler-Spruit.

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