Las ráfagas rápidas de radio podrían originarse en los choques monstruosos de plasma en los magnétares
Un nuevo modelo físico sitúa el origen de las misteriosas ráfagas rápidas de radio en violentos choques de plasma generados alrededor de magnétares. Simulaciones avanzadas revelan que estas explosiones cósmicas podrían nacer de algunos de los procesos más extremos del universo conocido.
Por Enrique Coperías, periodista científico
Ilustración de un magnétar rodeado por violentos choques de plasma capaces de acelerar partículas a velocidades cercanas a la luz. Estos procesos extremos podrían estar en el origen de las misteriosas ráfagas rápidas de radio detectadas en todo el universo. Crédito: IA-DALL-E-Rexmolón Producciones
En los confines más extremos del universo, donde la materia se comporta de maneras que desafían la intuición, un nuevo estudio propone una explicación renovada para uno de los fenómenos más desconcertantes de la astrofísica moderna: las ráfagas rápidas de radio (FRB, por sus siglas en inglés).
Estas señales de radio, intensas y brevísimas, han intrigado a la comunidad científica desde que fueron descubiertas en 2007 por el astrofísico Duncan Lorimer y su entonces estudiante David Narkevic.
Ahora, un equipo de físicos sugiere que podrían originarse en choques de plasma extraordinariamente violentos generados alrededor de estrellas de neutrones altamente magnetizadas.
Qué son las ráfagas rápidas de radio y por qué intrigan a la ciencia
La investigación, basada en simulaciones globales de plasma en condiciones extremas, plantea que los llamados monster shocks o choques monstruosos podrían acelerar el plasma a velocidades cercanas a la de la luz y emitir ondas de radio coherentes con características similares a las FRB observadas desde la Tierra.
Las FRB son estallidos de radio que duran apenas unos milisegundos pero que liberan, en ese instante fugaz, tanta energía como el Sol en días o semanas. Proceden de galaxias lejanas, lo que indica que son extremadamente potentes.
Durante años, su origen ha sido objeto de intensos debates, y han sido relacionados con colisiones de estrellas de neutrones hastacon la actividad de agujeros negros o fenómenos aún desconocidos.
Magnétares, estrellas de neutrones con campos magnéticos extremos
Uno de los principales candidatos como fuente de las ráfagas rápidas de radio son los magnétares, un tipo de estrella de neutrones joven con campos magnéticos extremos tan intensos que superan en billones de veces al de la Tierra.
Estos objetos, también conocidos como magnetoestrellas, pueden experimentar terremotos estelares que sacuden su corteza y liberan enormes cantidades de energía en forma de radiación y ondas electromagnéticas.
Hay que decir que la relación entre magnétares y FRB se fortaleció en 2020, cuando se detectó una ráfaga de radio rápida procedente del magnetar galáctico SGR 1935+2154 acompañada de un estallido de rayos X. Aquella coincidencia reforzó la hipótesis de que ambos fenómenos están conectados. Sin embargo, el mecanismo físico exacto que genera las ráfagas de radio seguía siendo un misterio.
Simulación de un choque monstruoso de plasma alrededor de una estrella de neutrones extremadamente magnética. Los colores y flechas muestran cómo la materia se acelera a velocidades cercanas a la luz y cómo la energía se transforma en potentes emisiones que podrían dar lugar a las ráfagas rápidas de radio. Cortesía: Dominic Bernardi et al.
Choques monstruosos: el mecanismo físico propuesto
El nuevo estudio, dirigido por Dominic Bernardi, Yajie Yuan y Alexander Y. Chen, investigadores del Departamento de Física y Centro McDonnell para las Ciencias Espaciales, en Universidad de Washington en St. Louis (Estados Unidos), propone que las FRB podrían originarse cuando ciertas ondas electromagnéticas, generadas por la actividad violenta de un magétar, se transforman en choques de plasma extremadamente energéticos en su magnetosfera, la región dominada por su campo magnético.
Estas ondas, llamadas magnetosónicas rápidas, pueden expandirse desde la superficie del magnétar hacia el espacio. A medida que se alejan, su intensidad relativa aumenta respecto al campo magnético de fondo. Si esa intensidad alcanza un umbral crítico, la onda se vuelve no lineal. Esto es, se deforma, se empina y finalmente se rompe en forma de un choque, de manera análoga a una ola que rompe en la orilla de la playa.
En condiciones extremas, esos choques pueden convertirse en auténticos aceleradores de partículas. El estudio muestra que el plasma situado antes del frente de choque —la región denominada upstream— puede ser impulsado hasta velocidades relativistas, es decir, cercanas a la de la luz. De ahí el nombre de monster shocks: no solo son violentos, sino capaces de transformar la energía electromagnética en movimiento del plasma con gran eficiencia.
Simulaciones de plasma y resultados principales
Para investigar este proceso, los investigadores realizaron simulaciones globales de plasma mediante técnicas conocidas como particle-in-cell (PIC), que permiten modelar el comportamiento de partículas cargadas y campos electromagnéticos en entornos extremos. Estas simulaciones recrearon la evolución de ondas rápidas en una magnetosfera dipolar similar a la de un magnetar.
Por primera vez, el equipo logró simular de forma global y multidimensional la formación de estos choques cataclísmiscos y medir con precisión la aceleración del plasma. Los resultados muestran que el plasma puede alcanzar factores de Lorentz superiores a 20 en algunas regiones, y potencialmente mucho mayores en condiciones astrofísicas reales.
Recordemos que los factores de Lorentz miden cuán cerca viaja un objeto de la velocidad de la luz: un factor de Lorentz superior a 20 significa que el plasma se mueve a más del 99,8% de la velocidad de la luz, una velocidad tan extrema que el tiempo, la masa y la energía se comportan según la relatividad de Einstein y se multiplican de forma extraordinaria.
La clave está en cómo la onda interactúa con el campo magnético del magnétar. En ciertos puntos, el campo magnético de la onda puede cancelar parcialmente el campo de fondo, y generar regiones donde el campo eléctrico domina. En ese escenario, la onda se deforma para evitar condiciones físicamente inestables y canaliza su energía hacia el movimiento del plasma, creando el choque.
En el frente de choque se forman estructuras características, como solitones y cavidades, que producen ondas precursoras coherentes. Estas ondas, emitidas antes del propio choque, pueden escapar como señales de radio en la banda de los gigahercios, la misma frecuencia típica de las FRB detectadas.
Una emisión con dirección preferente
Las simulaciones revelan que la emisión de radio no se produce en todas direcciones. La geometría del campo magnético y la orientación del choque determinan un rango angular específico en el que las ondas precursoras se generan con mayor eficiencia. En particular, la emisión es más intensa en regiones cercanas al ecuador magnético del magnetar, donde el choque es casi perpendicular al campo magnético.
Este detalle es importante porque podría explicar por qué las FRB son eventos raros y breves desde nuestra perspectiva: solo se detectan cuando la geometría del sistema dirige la emisión hacia la Tierra.
Además, el modelo predice que la frecuencia de la señal de radio aumenta con la distancia al magnetar, mientras que su luminosidad disminuye rápidamente. La mayor parte de la emisión de radio se produciría en una región relativamente estrecha de la magnetosfera, justo después de formarse el choque.
Coincidencias con las observaciones
Al comparar sus predicciones con datos observacionales, los tres físicos encuentran coincidencias prometedoras. Con parámetros realistas de magnétares —campo magnético, luminosidad de la onda inicial y densidad de plasma—, el modelo reproduce frecuencias de emisión en torno al gigahercio y luminosidades comparables a las observadas en algunas FRB, incluida la detectada en nuestra propia galaxia en 2020.
También predice duraciones de milisegundos, coherentes con la naturaleza ultrabreve de estas señales. Incluso sugiere que múltiples choques sucesivos podrían generar subestructuras temporales dentro de una misma ráfaga, algo que ya se ha observado en algunas FRB con gran resolución temporal.
Sin embargo, el modelo no explica todos los casos. Algunas FRB extremadamente luminosas, detectadas a distancias cosmológicas, podrían requerir energías tan enormes que generarían un entorno opaco al radio, impidiendo de este modo que la señal escapara. Es posible que esos eventos tengan un origen diferente o involucren procesos adicionales aún no comprendidos.
Ilustración artística de un magnétar con un bucle magnético retorcido, una de las estructuras más extremas del universo. Estos campos magnéticos gigantes podrían desencadenar violentos choques de plasma capaces de generar las misteriosas ráfagas rápidas de radio que llegan a la Tierra desde el cosmos. Cortesía: ESA/ATG Medialab
Más allá de las señales de radio
Los choques monstruosos no solo emitirían señales de radio (como las ráfagas rápidas de radio). El plasma acelerado en el choque también produciría radiación de alta energía —rayos X e incluso gamma— al interactuar con campos magnéticos intensos. Esto podría explicar la coincidencia entre algunas FRB y estallidos de rayos X observados en magnetars.
No obstante, el estudio reconoce que aún faltan detalles por resolver. En particular, no está claro si las ondas de radio generadas pueden escapar sin ser absorbidas o dispersadas por el plasma circundante.
Tampoco se han modelado con precisión los procesos de enfriamiento y radiación en las regiones posteriores al choque.
Implicaciones para la astrofísica y la investigación futura
Pese a estas incógnitas, la nueva investigación representa un avance significativo. Al combinar simulaciones globales con predicciones analíticas, ofrece un marco físico coherente para entender cómo la actividad violenta de un magnétar podría transformarse en una ráfaga de radio detectable a millones o miles de millones de años luz.
Las FRB siguen siendo uno de los grandes enigmas del cosmos contemporáneo. Pero, como sugiere este trabajo, su origen podría residir en fenómenos tan extremos que apenas comenzamos a comprenderlos: choques monstruosos en los entornos más magnetizados del universo.
En ese sentido, cada nueva simulación y cada nueva detección acercan a los científicos a desentrañar el mecanismo físico que convierte el caos electromagnético de una estrella de neutrones en un destello de radio que cruza el universo para ser captado por nuestras antenas durante apenas unos milisegundos. Y quizá, en ese breve susurro cósmico, se esconda la clave para entender algunos de los procesos más violentos de la naturaleza.▪️(7-febrero-2026)
Fuente: Dominic Bernardi, Yajie Yuan, & Alexander Y. Chen. Global Kinetic Simulations of Monster Shocks and Their Emission. Physical Review Letters (2025). DOI: https://doi.org/10.1103/y9p7-1zms
