Hay algo ‘ahí arriba’ que no termina de cuadrar. Algo que sistemáticamente rompe las leyes de la física y que, por lo que sabemos, ni siquiera debería existir. Los astrónomos los llaman ‘fuentes ultraluminosas de rayos X’ (ULX por sus siglas en inglés). Y no es para menos, porque con su brillo desmesurado emiten cerca de 10 millones de veces más energía que el Sol. Se conocen varios de estos extraños objetos, pero se pensaba que su brillo imposible era una especie de espejismo. El análisis detallado de uno de ellos, sin embargo, ha demostrado lo contrario: los ULX son muy reales, y realmente rompen los límites establecidos por la Física.
El brillo extremo de estos objetos, en efecto, rompe en pedazos una ley, conocida como ‘el límite de Eddington’ que regula con precisión hasta qué punto puede llegar a brillar un objeto en relación a su tamaño. Según los científicos, si algo rompiera este límite, la energía liberada lo haría estallar en pedazos. Cosa que, evidentemente, no sucede con los ULX, que según la NASA «superan habitualmente el límite de Eddington entre 100 y 500 veces, lo que deja a los científicos desconcertados».
Las últimas observaciones con telescopios de rayos X llevadas a cabo por la agencia norteamericana y publicadas recientemente en ‘The Astrophysical Journal’ confirman, en efecto, que el extraordinario brillo de un ULX en particular, llamado M82 X-2, es absolutamente real, y no una especie de ilusión óptica como sugerían algunas teorías anteriores. Y confirman también, por supuesto, que supera ampliamente el límite de Eddington. Una hipótesis sugiere que este brillo ‘imposible’ se debe a los fuertes campos magnéticos del ULX. Pero los científicos solo pueden probar esta idea a través de observaciones: hasta miles de millones de veces más poderosos que los imanes más fuertes jamás fabricados en la Tierra, los campos magnéticos ULX no se pueden reproducir en un laboratorio.
Así funciona el límite de Eddington
Al ser emitidas por un objeto, las partículas de luz, llamadas fotones, ejercen un pequeño empujón ‘hacia fuera’. De forma que si cualquier objeto cósmico (por ejemplo un ULX) emite la suficiente cantidad de luz por metro cuadrado, el empuje hacia fuera de los fotones puede llegar a superar la presión, hacia dentro, de la gravedad que trata de comprimirlo. Ese es, precisamente, el límite de Eddington. Y cuando se alcanza, la luz del objeto adquiere la fuerza suficiente para empujar cualquier gas o material que intente caer hacia él.
Dicho cambio es muy significativo, porque el material que cae sobre un ULX es, a la vez, la fuente de su brillo. Es lo mismo que sucede con los agujeros negros: cuando su fuerte gravedad atrae el gas y el polvo de alrededor, esos materiales se aceleran, se calientan y empiezan a irradiar luz.
No son agujeros negros
Por eso, al principio los científicos pensaban que los ULX eran agujeros negros rodeados de brillantes anillos de gas. Pero en 2014, los datos de la red de telescopios NuSTAR revelaron que M82 X-2 no es un agujero negro, sino una estrella de neutrones. Al igual que los agujeros negros, las estrellas de neutrones se forman cuando una estrella muere y colapsa, comprimiendo una o varias masas solares en un área no mucho mayor que una ciudad de tamaño medio.
Esta increíble densidad crea también una atracción gravitatoria excepcional en la superficie de la estrella de neutrones, cerca de 100 billones de veces más fuerte que la de la Tierra. Por tanto, el gas y otros materiales arrastrados por esa gravedad enorme se aceleran a millones de km por hora, liberando una tremenda energía cuando golpean la superficie de la estrella. (Una simple golosina que cayera sobre la superficie de una estrella de neutrones la golpearía con la energía de mil bombas de hidrógeno). Y eso produce la luz de rayos X de alta energía detectada por la NASA con NuSTAR.
Ahora, los investigadores han vuelto a estudiar M82 X-2, y aparte de confirmar que su brillo no es una ilusión, han descubierto que esa estrella de neutrones está ‘parasitando’ a una estrella cercana, a la que roba cerca de 9 billones de billones de toneladas de material, lo que equivale a una vez y media la masa de la Tierra, cada año.
Conociendo la cantidad de material que golpea la superficie de la estrella de neutrones, los científicos pudieron estimar lo brillante que debería ser la ULX, y sus cálculos coincidieron con las mediciones independientes de su brillo. El trabajo confirmó, por lo tanto, que M82 X-2 supera el límite de Eddington.
¿Pero cómo es esto posible? Algo, pues, le debe estar ocurriendo a M82 X-2 para que pueda ‘saltarse’ alegremente las leyes de la física. En un intento por hallar una explicación, los científicos proponen que el intenso campo magnético de la estrella de neutrones podría estar cambiando la forma de los átomos, lo que permitiría que la estrella se mantenga de una pieza incluso superando el límite de Eddington.
«Estas observaciones – asegura Matteo Bachetti, astrofísico del Instituto Nacional de Astrofísica de Italia y autor principal del estudio- nos permiten ver los efectos de estos campos magnéticos increíblemente fuertes que nunca podríamos reproducir en la Tierra con la tecnología actual. Esta es la belleza de la astronomía. Al observar el cielo, ampliamos nuestra capacidad para investigar cómo funciona el Universo. Por otro lado, no podemos realmente configurar experimentos para obtener respuestas rápidas; tenemos que esperar a que el Universo se decida a mostrarnos sus secretos».
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