Por primera vez, los astrónomos han presenciado el nacimiento de un magnetar —una estrella de neutrones extremadamente magnética y de rotación rápida—, confirmando que estos objetos exóticos pueden alimentar algunas de las explosiones estelares más brillantes jamás vistas. El descubrimiento también valida una teoría propuesta hace 16 años por un físico de la UC Berkeley y revela un distintivo "chirrido" en la luz de ciertas estrellas en explosión que solo puede explicarse utilizando la relatividad general de Einstein. La investigación fue publicada en la revista Nature.

Las supernovas superluminosas se encuentran entre las explosiones más espectaculares del universo, brillando 10 o más veces más que las supernovas ordinarias. Desde que los astrónomos las identificaron por primera vez a principios de la década de 2000, han tenido dificultades para explicar por qué estas explosiones permanecen intensamente brillantes mucho después de que el núcleo de hierro de una estrella masiva colapsa y lanza sus capas externas al espacio. En 2010, el astrofísico teórico de la UC Berkeley, Dan Kasen, propuso que la respuesta era un magnetar recién nacido. Su teoría argumentaba que cuando una estrella enorme llega al final de su vida, su núcleo puede colapsar en una estrella de neutrones increíblemente densa en lugar de convertirse en un agujero negro. Si esa estrella original poseía un campo magnético poderoso, el colapso lo amplificaría dramáticamente, produciendo un magnetar con un campo magnético de 100 a 1,000 veces más fuerte que el de un púlsar típico. Aunque tanto los púlsares como los magnetares miden solo unas 10 millas de diámetro, los magnetares jóvenes pueden girar más de 1,000 veces por segundo.

El estudiante de posgrado Joseph Farah de la UC Santa Barbara y el Observatorio Las Cumbres (LCO) encontró la evidencia más sólida hasta ahora para esta teoría después de estudiar una supernova descubierta en 2024, conocida como SN 2024afav. Farah y sus colegas concluyeron que protuberancias inusuales en la curva de luz de la supernova proporcionan evidencia directa de que se formó un magnetar durante la explosión. "Lo realmente emocionante es que esta es una evidencia definitiva de la formación de un magnetar como resultado del colapso del núcleo de una supernova superluminosa", dijo Alex Filippenko, distinguido profesor de astronomía de la UC Berkeley y coautor del estudio. Kasen dijo que los investigadores sospechaban desde hace tiempo que un magnetar oculto estaba alimentando estas extraordinarias explosiones. "Durante años, la idea del magnetar se ha sentido casi como un truco de magia de teórico: esconder un motor poderoso detrás de capas de escombros de supernova", dijo. "El chirrido en esta señal de supernova es como si ese motor corriera la cortina y revelara que realmente está ahí".

Después de que SN 2024afav fuera descubierta en diciembre de 2024, el Observatorio Las Cumbres monitoreó la explosión durante más de 200 días. La supernova ocurrió aproximadamente a mil millones de años luz de la Tierra. Farah y el astrónomo de la UCSB Andy Howell notaron algo inusual: después de que la supernova alcanzara su brillo máximo unos 50 días después de la explosión, su brillo subió y bajó repetidamente, creando cuatro protuberancias distintas en la curva de luz. Farah comparó el patrón con el tono creciente del chirrido de un pájaro. El modelo de Farah sugiere que parte del material expulsado por la explosión luego cayó de nuevo hacia el magnetar recién nacido, formando un disco de acreción. Debido a que este disco probablemente estaba inclinado con respecto al giro del magnetar, la teoría de Einstein predice que la estrella de neutrones que gira rápidamente arrastraría el tejido circundante del espacio-tiempo con ella, produciendo un fenómeno llamado precesión de Lense-Thirring. Este efecto hace que el disco inclinado se tambalee, y a medida que el disco tambaleante bloquea y refleja periódicamente la luz del magnetar, el sistema se comporta como un faro cósmico intermitente. Con el tiempo, el disco espirala hacia adentro, haciendo que el tambaleo se acelere, produciendo el distintivo "chirrido". "Probamos varias ideas, incluidos efectos puramente newtonianos y precesión impulsada por los campos magnéticos del magnetar, pero solo la precesión de Lense-Thirring coincidió perfectamente con el tiempo", dijo Farah. "Es la primera vez que se necesita la relatividad general para describir la mecánica de una supernova".

El equipo también estimó que la estrella de neutrones gira una vez