Una supernova observada en 2024 revela cómo nace un magnetar, uno de los objetos más extremos del cosmos

Astrónomos han observado por primera vez el nacimiento de un magnetar, una estrella de neutrones extremadamente densa, de rápida rotación y con un campo magnético extraordinariamente intenso. Este hallazgo permite confirmar que estos objetos pueden ser el motor energético responsable de algunas de las explosiones estelares más luminosas del universo, conocidas como supernovas superluminosas.

El descubrimiento respalda una hipótesis planteada hace 16 años por el astrofísico Dan Kasen, de la Universidad de California en Berkeley. Además, los investigadores han identificado un fenómeno hasta ahora no observado en este tipo de explosiones: una especie de «chirrido» en la curva de luz de la supernova, un patrón que, según el estudio publicado en la revista Nature, solo puede explicarse mediante efectos de la relatividad general.

Las supernovas superluminosas pueden llegar a ser diez veces más brillantes que las supernovas convencionales. Desde su detección a comienzos de los años 2000, su extraordinario brillo ha desconcertado a los astrónomos. Aunque se pensaba que se originaban por la explosión de estrellas muy masivas, de unas 25 veces la masa del Sol, la intensidad y duración de su luminosidad no coincidía con lo esperado tras el colapso del núcleo de hierro de la estrella.

En 2010, Kasen propuso que un magnetar recién formado podía estar alimentando esa luminosidad prolongada. Según este modelo, cuando una estrella masiva agota su combustible y colapsa, su núcleo se comprime hasta formar una estrella de neutrones extremadamente compacta. Si la estrella original poseía un campo magnético muy intenso, este se amplificaría durante el colapso, generando un magnetar con un campo magnético entre 100 y 1.000 veces más potente que el de un púlsar, otra clase de estrella de neutrones.

Estos objetos, que apenas alcanzan unos 16 kilómetros de diámetro, pueden girar más de mil veces por segundo en sus primeras etapas. La rotación de su campo magnético acelera partículas cargadas que chocan con los restos de la supernova en expansión, lo que incrementa notablemente su brillo. También se considera que los magnetares podrían ser el origen de las llamadas ráfagas rápidas de radio.

La confirmación de esta teoría llegó tras el análisis de una supernova observada en 2024, denominada SN 2024afav. El estudio fue liderado por Joseph Farah, investigador de la Universidad de California en Santa Bárbara y del Observatorio Las Cumbres. Tras examinar los datos, el equipo detectó características inusuales en la evolución del brillo de la explosión.

Según explica Alex Filippenko, profesor de astronomía en la Universidad de California en Berkeley y coautor del trabajo, «Lo realmente emocionante es que esta es la evidencia definitiva de la formación de un magnetar como resultado del colapso del núcleo de una supernova superluminosa». Hasta ahora, la existencia de ese objeto central era una explicación teórica plausible, pero no se había demostrado de forma directa.

La supernova SN 2024afav fue descubierta en diciembre de 2024 y posteriormente seguida durante más de 200 días por el Observatorio Las Cumbres, una red internacional formada por 27 telescopios. La estrella en explosión se encontraba aproximadamente a mil millones de años luz de la Tierra.

Al analizar su evolución, los científicos observaron que, tras alcanzar su máximo brillo unos 50 días después de la explosión, la luminosidad no disminuía de manera uniforme como ocurre en las supernovas habituales. En su lugar, aparecían oscilaciones periódicas que formaban cuatro pequeñas protuberancias en la curva de luz.

Este patrón, que los investigadores comparan con un sonido que aumenta gradualmente de frecuencia, llevó al equipo a denominarlo «chirrido». Anteriormente se habían observado uno o dos picos similares en otras supernovas superluminosas, pero nunca una secuencia de cuatro.

El modelo propuesto sugiere que parte del material expulsado por la explosión regresó hacia el magnetar formando un disco de acreción, una estructura de materia en rotación. Debido a que la distribución del material no sería perfectamente simétrica, el eje de rotación del disco quedaría desalineado respecto al del magnetar.

En este escenario entra en juego la relatividad general. Según esta teoría, una masa que gira arrastra el propio espacio-tiempo a su alrededor. Este fenómeno, conocido como precesión de Lense-Thirring, provocaría que el disco de acreción oscilara alrededor del magnetar.

Ese movimiento oscilante haría que el disco bloqueara y reflejara periódicamente la luz emitida por el magnetar, creando un efecto similar al de un faro cósmico intermitente. A medida que el material del disco se acerca al magnetar, la oscilación se vuelve más rápida, lo que explica la aceleración de las variaciones en el brillo observadas por los telescopios.

Farah señala que el equipo analizó diferentes explicaciones posibles, incluidas interpretaciones basadas en la física clásica o en la influencia del propio campo magnético del magnetar. Sin embargo, solo la precesión de Lense-Thirring coincidía con precisión con el patrón observado. «Es la primera vez que se necesita la relatividad general para describir la mecánica de una supernova», subraya el investigador.

Los datos recogidos también permitieron estimar algunas propiedades del magnetar recién formado. Según los cálculos, la estrella de neutrones gira con un período de aproximadamente 4,2 milisegundos y posee un campo magnético unas 300 billones de veces más fuerte que el de la Tierra, características propias de este tipo de objetos extremos.

Los investigadores esperan que en los próximos años se descubran muchos más ejemplos de estas supernovas con «chirrido». El futuro Observatorio Vera C. Rubin, que pronto comenzará a realizar el estudio más completo del cielo nocturno hasta la fecha, podría detectar decenas de estos eventos y ayudar a comprender mejor los procesos físicos que ocurren en las explosiones estelares más energéticas del universo.