Se estima que decenas o incluso cientos de millones de estrellas de neutrones podrían poblar la Vía Láctea, pero la inmensa mayoría permanece invisible: no emiten pulsos de radio ni brillan en rayos X. Hasta ahora, solo se han detectado unos pocos miles, casi todas como púlsares, y medir su masa únicamente ha sido posible cuando orbitan junto a otra estrella.
Un nuevo estudio publicado en Astronomy and Astrophysics plantea que el telescopio espacial Nancy Grace Roman de la NASA podría cambiar radicalmente esta situación, sin necesidad de ver directamente estos objetos.
Microlente gravitacional: ver lo invisible a través de la gravedad
Una estrella de neutrones concentra más masa que el Sol en una esfera del tamaño aproximado de una ciudad. Estudiarlas permite comprender cómo mueren las estrellas masivas, cómo se forjan los elementos pesados y qué ocurre bajo condiciones de presión y densidad extremas. Sin embargo, a menos que emitan pulsos de radio o brillan en rayos X, permanecen ocultas incluso para los telescopios más potentes.
El telescopio Roman aprovecha un fenómeno predicho por la relatividad general: cuando un objeto masivo —como una estrella de neutrones— se interpone entre la Tierra y una estrella de fondo lejana, su gravedad curva el espaciotiempo y desvía la luz de esa estrella. El resultado es un brillo temporal y un sutil desplazamiento aparente de su posición en el cielo. Este efecto se denomina microlente gravitacional.
Lo que distingue a Roman de otros observatorios es su capacidad para medir simultáneamente dos señales: la fotometría —el aumento de brillo— y la astrometría, el desplazamiento posicional de la estrella. Pocos telescopios pueden combinar ambas con esa precisión, y esa combinación es exactamente la clave para identificar y caracterizar estrellas de neutrones aisladas.
Pesar lo que no se puede ver: la ventaja astrométrica de Roman
Detectar un destello de luz inusual indica que algo pasó por delante de una estrella, pero no revela de qué se trata ni cuánto pesa. Esa información reside en el desplazamiento posicional. «La fotometría nos dice que algo pasó frente a la estrella, pero es la cantidad en que se desplaza su posición lo que nos dice cuán masivo es ese objeto», explicó Peter McGill, del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore y coautor del estudio. «Midiendo esa pequeña deflexión en el cielo, podemos pesar directamente algo que de otro modo permanece invisible.»
Al ser relativamente masivas en comparación con objetos compactos más ligeros, las estrellas de neutrones producen una señal astrométrica más pronunciada. Eso facilita tanto su detección como la estimación de su masa —algo que hasta ahora solo había sido posible en sistemas binarios.
Las simulaciones desarrolladas por el equipo de Zofia Kaczmarek, de la Universidad de Heidelberg, indican que Roman podría identificar y caracterizar decenas de estrellas de neutrones aisladas. Nunca antes se había podido estudiar esta población a través de su gravedad exclusivamente: sería un resultado sin precedentes.
Lo que está en juego: del vacío entre neutrones y agujeros negros a las patadas de supernova
Una de las grandes incógnitas de la astrofísica es si existe un verdadero vacío de masas entre las estrellas de neutrones más pesadas y los agujeros negros más ligeros. Las mediciones actuales no bastan para responder con certeza. Roman podría aportar datos directos sobre esa frontera difusa y ayudar a trazar la distribución de masas de los remanentes estelares.
Otro fenómeno de interés son las llamadas «patadas» de supernova. Cuando una estrella masiva explota y forma una estrella de neutrones, la asimetría de la explosión puede lanzar el objeto resultante a cientos de kilómetros por segundo. Comprender la velocidad y dirección de estas patadas exige muestras amplias y representativas, algo de lo que la ciencia carece actualmente.
La escasez de datos es precisamente el obstáculo. «Estamos viendo una muestra pequeña que no es representativa del panorama general», señaló Kaczmarek. «Incluso una sola medición de masa sería muy valiosa. Si encontrásemos una única estrella de neutrones aislada, ya sería enormemente estimulante para nuestra investigación.»
Un hallazgo inesperado dentro de la propia misión
El sondeo del bulbo galáctico de Roman fue concebido principalmente para buscar exoplanetas mediante microlente fotométrica, monitorizando millones de estrellas simultáneamente en imágenes de gran campo tomadas con alta frecuencia. La detección de estrellas de neutrones no formaba parte del plan original.
La precisión astrométrica del telescopio, no obstante, abre la puerta a una ciencia no prevista. «Esto no era parte del plan inicial», reconoció McGill. «Pero resulta que la capacidad astrométrica de Roman es realmente buena para detectar estrellas de neutrones y agujeros negros, así que podemos añadir un tipo de ciencia completamente nuevo a sus sondeos.»
El equipo prevé comenzar a identificar eventos prometedores en los primeros meses tras la puesta en marcha del telescopio. Si las predicciones se confirman, Roman proporcionaría la primera muestra amplia de estrellas de neutrones aisladas descubiertas únicamente por su influencia gravitacional, revelando una población que hasta ahora ha permanecido fuera del alcance de la astronomía observacional.