Un nuevo tipo de estrella ofrece pistas sobre el origen de los magnetares

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En toda nuestra galaxia se pueden encontrar estrellas muertas de altísima densidad, con campos magnéticos ultra fuertes: los magnetares, los imanes más poderosos del cosmos. Se trata de un tipo de estrella de neutrones, que se forman al colapsar estrellas masivas y explotar en forma de supernova. Sin embargo, el origen del tipo magnetar no está claro.

Ahora, utilizando múltiples telescopios, un equipo de investigadores ha descubierto una estrella viva que probablemente se convierta en un magnetar. Este hallazgo, publicado en Science, marca el descubrimiento de un nuevo tipo de objeto astronómico: estrellas masivas de helio magnéticas, además de arrojar luz sobre el misterioso origen de los magnetares.

A pesar de haber sido observada durante más de 100 años, los modelos convencionales no podían explicar la naturaleza enigmática de una de las dos estrellas que conforman la binaria HD 45166, en concreto la que es rica en helio y unas pocas veces más masiva que nuestro Sol. Poco más se sabía sobre ella, la protagonista del nuevo estudio que pertenece a un grupo de estrellas calientes y evolucionadas llamadas Wolf-Rayet.

"Esta estrella se convirtió en casi una obsesión", afirma Tomer Shenar, autor principal de un estudio y astrónomo de la Universidad de Ámsterdam (Países Bajos).

"Tomer y yo nos referimos a HD 45166 (en este contexto es la estrella rica en helio, no a las dos de la binaria) como la estrella zombi, no es solo porque sea tan única, sino también porque en broma dije que convierte a Tomer en un zombi", declara la coautora y astrónoma Julia Bodensteiner del Observatorio Europeo Austral (ESO).

Al haber estudiado antes estrellas similares ricas en helio, Shenar pensó que los campos magnéticos podrían resolver el caso. De hecho, se sabe que estos campos influyen en el comportamiento de las estrellas y podrían explicar por qué los modelos tradicionales no eran capaces de describir el comportamiento de HD 45166, que se encuentra a unos 3000 años luz de distancia, en la constelación de Monoceros.

Investigación tras el momento eureka

"Recuerdo haber tenido un momento eureka mientras leía la literatura al respecto: ¿Qué pasa si la estrella es magnética?", dice Shenar, quien actualmente trabaja en el Centro de Astrobiología (CAB) en Madrid.

Shenar y su equipo se propusieron estudiar la estrella utilizando múltiples instalaciones distribuidas por todo el mundo. Las principales observaciones se realizaron en febrero de 2022 utilizando un instrumento instalado en el Telescopio Canadá-Francia-Hawái que puede detectar y medir campos magnéticos.

Los investigadores también se basaron en datos clave de archivo tomados con el instrumento FEROS (Fiber-fed Extended Range Optical Spectrograph, un espectrógrafo óptico de rango extendido alimentado por fibra), que se encuentra en el Observatorio La Silla de ESO, en Chile.

Una vez realizadas las observaciones, Shenar le pidió al coautor Gregg Wade, experto en campos magnéticos en estrellas del Real Colegio Militar de Canadá, que examinara los datos. La respuesta de Wade confirmó la corazonada de Shenar: "Bueno, amigo mío, sea lo que sea, definitivamente es magnético".

El equipo de Shenar había descubierto que la estrella tiene un campo magnético increíblemente fuerte, de 43 000 gauss, haciendo de HD 45166 la estrella masiva más magnética encontrada hasta la fecha.

Ese valor supone el campo magnético más fuerte jamás detectado en una estrella que exceda el llamado límite de masa de Chandrasekhar, por encima del cual las estrellas pueden colapsar en estrellas de neutrones, como los magnetares.

"Toda la superficie de esta estrella de helio tiene un campo magnético unas 100 000 veces más fuerte que el de la tierra", explica el coautor, Pablo Marchant, astrónomo del Instituto de Astronomía de KU Leuven (Bélgica).

Esta observación marca el descubrimiento de la primera estrella de helio magnética masiva. "Es emocionante descubrir un nuevo tipo de objeto astronómico", dice Shenar, "especialmente cuando ha estado escondido a plena vista todo el tiempo".

Además, proporciona pistas sobre el origen de los magnetares, estrellas muertas compactas asociadas a campos magnéticos al menos mil millones de veces más fuertes que el de HD 45166.

Nacimiento del magnetar tras morir la estrella

De hecho, los cálculos del equipo sugieren que esta estrella terminará su vida como magnetar. A medida que colapse bajo su propia gravedad, su campo magnético se fortalecerá y, finalmente, la estrella se convertirá en un núcleo muy compacto con un campo magnético de alrededor de 100 billones de gauss, el tipo de imán más poderoso del universo.

Shenar y su equipo también descubrieron que HD 45166 tiene una masa más pequeña de lo que se había calculado previamente, alrededor del doble de la masa del Sol, y que su par estelar orbita a una distancia mucho mayor de lo que se creía.

Además, su investigación indica que HD 45166 se formó a través de la fusión de dos estrellas más pequeñas ricas en helio. "Nuestros hallazgos remodelan completamente nuestra comprensión de HD 45166", concluye Bodensteiner.