La fantasmal mano detectada por un telescopio de la NASA

Estamos acostumbrados a las imágenes del telescopio Hubble y más recientemente del James Webb, pero no son los únicos. Ni siquiera los más recientes. Uno de los últimos instrumentos en ser lanzados al espacio es IXPE (siglas de Explorador de polarimetría de imágenes de rayos X), que comenzó a enviar información a principios de 2022. Y es el responsable de la fantasmal “mano” detectada nada menos que a 16.000 años luz de la Tierra.

Para ser justo hay que decir que IXPE no trabajó solo. En 2001, el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA observó por primera vez el púlsar PSR B1509-58 y reveló que su nebulosa de viento púlsar (conocida como MSH 15-52) se parece a una mano humana. El púlsar se encuentra en la base de la "palma" de la nebulosa.

La colaboración entre el Chandra e IXPE permitió revelar los "huesos" del campo magnético de esta estructura con forma de mano. Se trata de los restos de una estrella muerta cuyo testimonio final son enormes columnas de partículas de materia energizada y antimateria. Los resultados se han publicado en The Astrophysical Journal.

Hace unos 1.500 años, una estrella gigante de nuestra galaxia se quedó sin combustible nuclear para quemar. Cuando esto sucedió, la estrella colapsó sobre sí misma y formó un objeto extremadamente denso llamado estrella de neutrones. Las estrellas de neutrones en rotación con fuertes campos magnéticos, o púlsares, proporcionan laboratorios para la física extrema, con condiciones que no se pueden replicar en la Tierra. Los púlsares jóvenes pueden crear chorros de materia y antimateria que se alejan de los polos del púlsar, junto con un viento intenso, formando una "nebulosa del viento del púlsar". Chandra e IXPE se han unido para observar MSH 15-52 durante aproximadamente 17 días, la misión de mayor duración para IXPE.

"Los datos de este telescopio – explica Roger Romani, líder del estudio, en un comunicado -, nos han dado el primer mapa del campo magnético en la 'mano'". Las partículas cargadas que producen los rayos X viajan a lo largo del campo magnético, determinando la forma básica de la nebulosa, como lo hacen los huesos en la mano de una persona".

IXPE proporciona información sobre la orientación del campo eléctrico de los rayos X, determinada por el campo magnético de la fuente de rayos X. Esto se llama polarización de rayos X. En grandes regiones de MSH 15-52 la cantidad de polarización es notablemente alta, alcanzando el nivel máximo. Para lograr esa fuerza, el campo magnético debe ser muy recto y uniforme, lo que significa que hay poca turbulencia en esas regiones de la nebulosa del viento púlsar.

"Todos estamos familiarizados con los rayos X como herramienta médica de diagnóstico para humanos – añade la coautora Josephine Wong -. Aquí utilizamos los rayos X de otra manera, pero nuevamente revelan información que de otro modo estaría oculta para nosotros".

Una característica particularmente interesante de MSH 15-52 es un brillante chorro de rayos X dirigido desde el púlsar hasta la "muñeca" en la parte inferior de la imagen. Los nuevos datos del IXPE revelan que la polarización al inicio del chorro es baja, probablemente porque se trata de una región turbulenta con campos magnéticos complejos y enredados asociados con la generación de partículas de alta energía. Al final del chorro, las líneas del campo magnético parecen enderezarse y volverse mucho más uniformes, lo que hace que la polarización se haga mucho mayor.

Estos resultados implican que las partículas reciben un impulso de energía en regiones turbulentas complejas cerca del púlsar en la base de la palma, y fluyen hacia áreas donde el campo magnético es uniforme a lo largo de la muñeca, los dedos y el pulgar.

"Hemos descubierto la historia de vida de partículas de materia y antimateria súper energéticas alrededor del púlsar – afirma el coautor Niccolò Di Lalla -. Esto nos enseña cómo los púlsares pueden actuar como aceleradores de partículas".

IXPE también ha detectado campos magnéticos similares para las nebulosas de viento púlsar de Vela y Cangrejo, lo que implica que pueden ser sorprendentemente comunes, aunque no tan fantasmales como en este caso.