Por primera vez, astrónomos han mapeado directamente el campo magnético alrededor de un púlsar en movimiento, confirmando una teoría de larga data sobre cómo estas estrellas muertas inyectan partículas de alta energía en la Vía Láctea.
Usando el Explorador de Polarimetría de Rayos X por Imágenes (IXPE) de la NASA, los científicos midieron el campo magnético del púlsar PSR J1101-6101, la estrella de neutrones que gira rápidamente en el corazón de la llamada “Nebulosa del Faro”. Los resultados, publicados el 9 de julio en The Astrophysical Journal, muestran que las partículas más energéticas que escapan del púlsar fluyen a lo largo de las líneas del campo magnético de la galaxia como barcos siguiendo un canal.
Un cadáver estelar supersónico
Los púlsares son los restos ultradensos de estrellas masivas que explotaron como supernovas. El núcleo que queda, una estrella de neutrones, concentra más masa que el Sol en una esfera del tamaño de una ciudad y gira a velocidades vertiginosas. PSR J1101-6101 rota aproximadamente 16 veces por segundo. Su poderoso campo magnético barre haces de radiación a través del cosmos como un faro, dando nombre a la nebulosa.
Este púlsar en particular se mueve a velocidad supersónica a través del espacio interestelar, habiendo sido impulsado por su explosión de supernova asimétrica. Mientras atraviesa el medio galáctico, las partículas de alta energía que emanan del púlsar chocan con el gas ambiente, creando un choque de proa similar a la ola que se forma en la proa de un barco veloz.
La mayoría de esas partículas quedan atrapadas detrás del choque de proa, formando una cola turbulenta. El Observatorio de Rayos X Chandra de la NASA capturó previamente esa cola extendiéndose más de 37 años luz, lo que la convertía en el chorro más largo de cualquier objeto visto en la Vía Láctea en ese momento.
Pero una delgada ramificación de rayos X conocida como el “filamento” se extiende aún más lejos del púlsar. Desde 2008, los investigadores han planteado la hipótesis de que este filamento se forma cuando las partículas de mayor energía atraviesan el choque de proa y escapan al espacio interestelar, cabalgando las líneas del campo magnético de la galaxia.
La prueba definitiva
Jack Dinsmore, un estudiante de licenciatura en la Universidad de Stanford que lideró el estudio, quería poner a prueba esa hipótesis.
“Queríamos probar esa teoría”, dijo Dinsmore. “La ‘prueba definitiva’ llegaría midiendo la polarización de la luz, que indica la dirección del campo magnético. Si el campo magnético apunta a lo largo del filamento, eso confirma que las partículas del filamento fluyen a lo largo del campo”.
El IXPE pasó casi 18 días en junio de 2025 apuntado a la Nebulosa del Faro. Medir la polarización de una nebulosa tan tenue requirió que el equipo desarrollara nuevas técnicas de análisis que extrajeran cada bit de información de los datos.
Funcionó. Las mediciones del IXPE mostraron con más del 99% de confianza que el campo magnético en el filamento corre paralelo al flujo de partículas.
Orden inesperado
Los datos también revelaron una sorpresa. El grado de polarización, una medida de qué tan alineadas están las ondas de luz, fue inesperadamente alto, lo que indica una estructura magnética suave y ordenada, mucho menos turbulenta de lo que predecían los modelos teóricos.
“Muchos de los modelos para filamentos asumen una fuerte turbulencia magnética”, dijo Roger Romani de la Universidad de Stanford. “El alto grado de polarización que medimos indica una turbulencia menor de la que requieren esos modelos”.
Los hallazgos desafían los modelos actuales de cómo funcionan las nebulosas de viento de púlsar y sugieren que los mecanismos que aceleran partículas en estos entornos extremos pueden estar más organizados de lo que se pensaba anteriormente.
Dos mundos magnéticos diferentes
Otro resultado sorprendente surgió cuando el equipo comparó observaciones de rayos X y de radio del mismo sistema. Mientras que el IXPE mostró el campo magnético de la región emisora de rayos X alineado paralelamente al filamento, las observaciones de radio revelaron un campo magnético que apuntaba casi exactamente perpendicular.
Esta divergencia proporciona la primera evidencia clara de que partículas de diferentes energías ocupan regiones físicas distintas dentro del sistema, sugiriendo múltiples mecanismos de aceleración operando simultáneamente.
“La sorprendente divergencia en las orientaciones del campo magnético observada entre las longitudes de onda de radio y rayos X proporciona evidencia convincente de la naturaleza altamente estructurada de estos objetos”, dijo Niccolò Bucciantini del Instituto Nacional de Astrofísica de Italia, coautor del estudio. “Esto marca la primera indicación clara de que partículas de diferentes energías ocupan regiones distintas dentro del sistema, sugiriendo la presencia de mecanismos de aceleración múltiples, y potencialmente muy diferentes, en funcionamiento”.
Por qué es importante
El descubrimiento arroja luz sobre un proceso astrofísico fundamental: cómo los púlsares, los cadáveres giratorios de estrellas muertas, siembran la galaxia con partículas energéticas y campos magnéticos. Comprender este proceso es clave para descifrar la circulación más amplia de materia y energía en la Vía Láctea.
El IXPE, una misión conjunta de la NASA y la Agencia Espacial Italiana con socios en 12 países, continúa proporcionando datos de polarimetría de rayos X sin precedentes. Liderado por el Centro de Vuelo Espacial Marshall de la NASA en Huntsville, Alabama, el observatorio está abriendo una nueva ventana hacia algunos de los objetos más extremos del universo.
Para el púlsar del Faro, el rastro que abre a través de la galaxia ya no es solo una línea de luz. Es un mapa magnético, que traza cómo estrellas que murieron hace mucho tiempo continúan dando forma al cosmos que las rodea.
Traducido por Alessandra