Un equip internacional on participa l'Institut de Ciències de l'Espai (ICE-CSIC), liderat per la Universitat de Curtin i el Centre Internacional per a la Recerca de Radioastronomia (ICRAR), ha descobert un nou tipus d'objecte estel·lar que desafia la nostra comprensió de la física de les estrelles de neutrons. La troballa es publica avui a la revista Nature.

L'objecte podria ser una magnetar de període ultrallarg, un tipus d'estrella poc comú de neutrons amb camps magnètics extremadament forts que poden produir esclats d'energia forts, però també podria ser una nana blanca magnètica, una etapa avançada en la vida d'una estrella similar al Sol. Cap dels escenaris actuals per a aquests objectes no pot explicar amb certesa totes les característiques d'aquesta nova font. Fins fa poc s'observava que els magnetars giraven en períodes d'uns quants segons. L'objecte descobert emet ones de ràdio cada 21 minuts i, si s'interpreta com a púlsar, seria el radiomagnetar de període més llarg mai detectat.

La font, anomenada GPM J1839−10, es va descobrir fent ús del Murchison Widefield Array (MWA), un radiotelescopi ubicat al territori aborigen Wajarri Yamaji, a l'interior d'Austràlia Occidental. Es troba a 15.000 anys llum de la Terra a la constel·lació Scutum i és el segon objecte de ràdio de periodicitat llarga detectat i vist per primera vegada en totes les longituds d'ona el 2022 per investigadors de l'ICE-CSIC.

No obstant això, el primer emissor de ràdio de període llarg descobert va ser transitori i només va brillar al cel durant uns mesos. En canvi, aquesta nova font de 21 minuts es pot localitzar en arxius d'observacions que daten del 1988. Els investigadors de l'ICE-CSIC Nanda Rea i Francesco Coti Zelati van dirigir les observacions de seguiment d'aquest nou objecte utilitzant el Gran Telescopi CANÀRIES (GTC), el telescopi òptic més gran del món ubicat a La Palma (Illes Canàries, Espanya), juntament amb el telescopi de raigs X XMM-Newton de l'ESA, i van coordinar la interpretació física dels resultats. "Descobrir dos sistemes d’aquest tipus en tan poc temps ens diu que són molt comuns a l’univers", afirma Nanda Rea, professora de l’ICE-CSIC, membre de l'Institut d'Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) i segona autora de l'estudi.

"Aquest objecte excepcional podria desafiar la nostra comprensió de les estrelles de neutrons i els magnetars, que són alguns dels objectes més exòtics i extrems de l'univers", comenta l'autora principal de l'estudi, la Dra. Natasha Hurley-Walker.

Observacions que daten del 1988

Al principi, l'equip no podia explicar què havia trobat. El gener del 2022, van publicar un article a Nature que descriu un enigmàtic objecte transitori que apareixia i desapareixia de manera intermitent, emetent forts raigs d'energia tres vegades per hora.

Entre juliol i setembre del 2022, l'equip va escanejar el cel emprant el telescopi MWA. Aviat van trobar el que buscaven al senyal GPM J1839−10, que emet ràfegues d'energia que duren fins a cinc minuts, cinc vegades més llargues que les del primer objecte.

Altres telescopis van servir per confirmar el descobriment i aprendre més sobre les característiques úniques de l'objecte. Entre ells, tres radiotelescopis CSIRO a Austràlia, el radiotelescopi MeerKAT a Sud-àfrica, el telescopi espacial XMM-Newton i el Gran Telescopi Canàries.

Amb les característiques i les coordenades celestes de GPM J 1839-10, l'equip també va començar a buscar als arxius observacionals dels principals radiotelescopis del món. Van trobar resultats als arxius del Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) a l'Índia, i el Very Large Array (VLA) als EUA, que tenien registres d'observacions que daten del 1988.

"Allò va ser increïble, els nostres telescopis van registrar per primera vegada polsos d'aquest objecte, però ningú se'n va adonar i van estar ocults a les dades durant 33 anys". “Ho van passar per alt perquè no esperaven trobar una cosa així”, va afegir la Dra. Hurley-Walker.

“Els púlsars de període llarg s'han passat per alt als sondejos de ràdio realitzats fins ara. Aquests sondejos estan dissenyats per escanejar una àrea àmplia del cel, però només observen una regió en particular durant un curt període de temps, generalment només uns minuts. Aquest enfocament és molt efectiu per detectar púlsars amb períodes de gir que van des de mil·lisegons a segons. Tot i això, lamentablement es queda curt a l'hora de capturar un nombre suficient de polsos consecutius de púlsars de període llarg”, afirma el Dr. Coti Zelati, també investigador de l'ICE-CSIC i membre de l'IEEC.

Un objecte estel·lar sota la 'línia de la mort'

No tots els púlsars produeixen ones de ràdio. Es creu que alguns es troben per sota de l'anomenada 'línia de la mort', un llindar crític on el camp magnètic d'una estrella es torna massa feble per accelerar les partícules responsables de les ones de ràdio. "Hem estudiat detalladament l'emissió d'un possible púlsar o magnetar que gira tan lentament -utilitzant simulacions per ordinador detallades- i l'emissió brillant d'aquests sistemes, juntament amb les rotacions lentes, desafia l'escenari actual per a l'emissió de ràdio del púlsar, que es troba sota les anomenades 'línies de la mort”, diu la professora Rea.

El descobriment té implicacions importants per a la nostra comprensió de la física de les estrelles de neutrons i les nanes blanques, així com el comportament dels camps magnètics en entorns extrems. També planteja noves preguntes sobre la formació i evolució dels magnetars i possiblement podria donar llum sobre l'origen de fenòmens misteriosos com les ràfegues ràpides de ràdio.

El grup de recerca de la professora Rea a l'ICE-CSIC, en particular els investigadors predoctorals Celsa Pardo i Michele Ronchi, i la Dra. Vanessa Graber, han realitzat més simulacions per predir quants d'aquests objectes esperem veure en funció de la seva encara desconeguda naturalesa. Aquest estudi complementari utilitzant simulacions ha estat enviat recentment a la revista Astrophysical Journal Letter.

Els equips de la Universitat de Curtin i de l'ICE-CSIC esperen descobrir més esclats diaris de ràdio en el futur, cosa que podria ajudar a comprendre finalment la naturalesa d'aquests objectes fascinants i enigmàtics.