Observan una rara llamarada gigante procedente de un magnetar de fuera de la Vía Láctea

En noviembre de 2023, durante solo una décima de segundo, la misión Integral de la Agencia Espacial Europea (ESA) detectó una breve explosión o destello de rayos gamma (GRB, por sus siglas en inglés) desde la galaxia M82, situada a unos 12 millones de años luz de distancia.

En cuestión de segundos se lanzó una alerta a astrónomos de todo el mundo para que dirigieran hacia allí sus instrumentos y averiguar qué había ocurrido. "Inmediatamente nos dimos cuenta de que se trataba de algo especial. Los GRB proceden de muy lejos y de cualquier parte del cielo, pero este venía de una galaxia brillante cercana", señala Sandro Mereghetti, del Instituto Nacional de Astrofísica Espacial y Física (INAF) de Italia y autor principal del estudio, publicado esta semana en la revista Nature.

El equipo solicitó al telescopio espacial XMM-Newton, también de la ESA, que realizara lo antes posible una observación de seguimiento de la ubicación del estallido. Si se hubiera tratado de una explosión de rayos gamma corta, provocada por la colisión de dos estrellas de neutrones, se habrían creado ondas gravitacionales y tendría un resplandor posterior característico en rayos X y luz visible. 

"Tanto estos GRB cortos por estrellas de neutrones que chocan, como los GRB largos, originados por estrellas masivas que explotan en forma de supernova, emiten ondas gravitacionales (aunque solo de los primeros se han detectado)", explica a SINC otra de las autoras, Nanda Rea, del Instituto de Ciencias del Espacio (ICE-CSIC) y el Instituto de Estudios Espaciales de Cataluña (IEEC), "pero en este caso no se vio nada en el óptico ni rayos X tardíos después".

Las observaciones de XMM-Newton solo mostraron el gas caliente y las estrellas de la galaxia M82. Con telescopios ópticos terrestres, como el italiano Telescopio Nazionale Galileo (TNG, situado en la isla canaria de La Palma) y el Observatorio de Haute-Provence en Francia tampoco se encontró nada.

Observaciones de la galaxia M82 en rayos gamma (captados por la misión Integral), rayos X (XMM-Newton) y luz óptica (telescopio TNG). Tras el evento de rayos gamma, no hubo registro de rayos X posteriores ni en luz óptica. / ESA/Integral, ESA/XMM-Newton, INAF/TNG, M. Rigoselli (INAF)

"Sin señal en rayos X y luz visible, y sin ondas gravitacionales medidas por detectores de la colaboración LIGO-VIRGO-KAGRA en Tierra, estamos seguros de que la señal procedía de un magnetar", afirma Mereghetti.   

Magnetares y sus potentes llamaradas

¿Pero qué es un magnetar? Cuando las estrellas con más de ocho masas solares mueren, explotan en una supernova que deja tras de sí un agujero negro o una estrella de neutrones. Esta última es un resto estelar muy compacto, con más de la masa del Sol empaquetada en una esfera del tamaño de una ciudad. Giran con rapidez y poseen fuertes campos magnéticos. 

"Algunas estrellas de neutrones jóvenes tienen campos magnéticos extrafuertes, más de 10 000 veces superiores a los de las estrellas de neutrones típicas, y son las que se denominan magnetares. Emiten energía en forma de llamaradas y, en ocasiones, estas llamaradas son gigantescas", aclara Ashley Chrimes, investigadora de la ESA.   

Sin embargo, en los últimos 50 años de observaciones de rayos gamma, solo se han observado tres llamaradas gigantes procedentes de magnetares: "Dos en nuestra galaxia y una en la Gran Nube de Magallanes (galaxia enana satélite de la Vía Láctea)", apunta Rea.

Estos estallidos son muy potentes: uno de ellos, detectado en diciembre de 2004, se produjo a 30 000 años luz de nosotros, pero fue lo suficientemente potente como para afectar a las capas superiores de la atmósfera terrestre. El fenómeno recuerda a cómo influyen en ella las erupciones solares, con un origen mucho más cercano a nosotros.     

"El nuevo descubrimiento abre la búsqueda de otros magnetares extragalácticos. Si encontramos muchos más, podremos empezar a comprender con qué frecuencia se producen estas llamaradas y cómo pierden energía estas estrellas en el proceso", señala Chrimes.  

M82 es una galaxia brillante donde tiene lugar la formación de estrellas masivas. Estas nacen y viven una vida corta y turbulenta, dejando tras de sí estrellas de neutrones. El descubrimiento de un magnetar en esta región confirma que los magnetares son probablemente estrellas de neutrones jóvenes. La búsqueda de más continuará en otras regiones de formación estelar, para comprender estos extraordinarios objetos astronómicos. 

"Es importante comprender qué tipo de estrellas de neutrones se forman en galaxias diferentes de la nuestra para conocer mejor las poblaciones que tenemos", concluye Rea.

Imagen de la galaxia M82 captada por el telescopio espacial Hubble. / NASA, ESA, Hubble Heritage Team (STScI/AURA) et al.

Referencia:

Sandro Mereghetti et al. "A magnetar giant flare in the nearby starburst galaxy M82". Nature, 2024

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