Menos de un año después del lanzamiento, las observaciones del Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) de la NASA de una estrella de neutrones han llevado a la confirmación de lo que los científicos solo han teorizado anteriormente: los magnetares tienen campos magnéticos ultra fuertes y están altamente polarizados.
Los científicos utilizaron IXPE para observar el magnetar 4U 0142 + 61, una estrella de neutrones ubicada en la constelación de Casiopea, a unos 13.000 años luz de distancia de la Tierra. Esta es la primera observación de polarización de rayos X de un magnetar, una estrella de neutrones con los campos magnéticos más poderosos del universo.
Los astrónomos descubrieron que la estrella de neutrones probablemente tiene una superficie sólida y no tiene atmósfera. Esta es la primera vez que los científicos han podido concluir de manera confiable que una estrella de neutrones tiene una corteza sólida desnuda, un hallazgo habilitado por las mediciones de polarización de rayos X de IXPE.
La polarización es una propiedad de la luz que nos habla de los campos eléctricos y magnéticos interconectados que componen todas las longitudes de onda de la luz. Estos campos oscilan, o vibran, en ángulo recto en relación con la trayectoria de viaje de la luz. Cuando sus campos eléctricos vibran en una sola dirección unificada, decimos que la luz está polarizada.
Los astrónomos también encontraron que el ángulo de polarización depende de la energía de las partículas de luz, con luz de alta energía en un ángulo de polarización de 90 grados en comparación con la luz de baja energía.
«Encontramos que el ángulo de polarización oscila exactamente 90 grados, siguiendo lo que los modelos teóricos predecirían si la estrella tuviera una corteza sólida rodeada por una magnetosfera externa llena de corrientes eléctricas», dijo Roberto Taverna de la Universidad de Padua, autor principal del nuevo estudio en la revista Science.
Los científicos se sorprendieron al saber que los niveles de energía pueden afectar la polarización.
«Basándonos en las teorías actuales para los magnetares, esperábamos detectar la polarización, pero nadie predijo que la polarización dependería de la energía, como estamos viendo en este magnetar», dijo Martin Weisskopf, científico emérito de la NASA que dirigió el equipo IXPE desde el inicio de la misión hasta la primavera de 2022.
Además, la polarización a bajas energías indica que el campo magnético es tan inimaginablemente poderoso que podría haber convertido la atmósfera alrededor de la estrella de neutrones en un sólido o un líquido.
«Este es un fenómeno conocido como condensación magnética», dijo el presidente del grupo de trabajo temático magnetar del IXPE, Roberto Turolla, de la Universidad de Padua y el University College de Londres.
Todavía es un tema de debate si los magnetares y otras estrellas de neutrones tienen atmósferas.
Gracias a las mediciones de polarización de rayos X, los astrofísicos ahora pueden verificar el grado de polarización y su ángulo de posición al probar los parámetros de los modelos de emisión de rayos X. Los hallazgos de las observaciones de IXPE ayudarán a los astrónomos de rayos X a comprender mejor la física de objetos extremos como magnetares y agujeros negros.
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