En 1967, la estudiante de doctorado Jocelyn Bell detectó una señal de radio extraña: pulsos perfectamente regulares, uno cada poco más de un segundo y tres décimas. Al principio se bromeó con que podrían ser mensajes de una civilización extraterrestre. Pronto se supo que eran púlsares, estrellas de neutrones en rotación rápida.
Cuando una estrella masiva agota su combustible nuclear, su núcleo colapsa y, si su masa está en cierto rango, la presión de los neutrones detiene el colapso. El resultado es un objeto de unos veinte kilómetros de diámetro con una masa mayor que la del Sol. Es tan denso que una cucharadita de su materia pesaría miles de millones de toneladas.
En su interior, los protones y electrones se han fusionado en neutrones, y la materia se comporta de formas que no se pueden reproducir en un laboratorio. La gravedad en su superficie es miles de millones de veces la terrestre. Estudiar su estructura ayuda a comprender cómo se comporta la materia a densidades nucleares.
Al colapsar, el núcleo conserva su momento angular, así que, al reducir su tamaño, gira mucho más deprisa, igual que una patinadora que acerca los brazos. Algunas estrellas de neutrones giran decenas o cientos de veces por segundo. Los llamados púlsares de milisegundo han sido acelerados además por materia que les transfiere una estrella compañera.
Estas estrellas tienen campos magnéticos billones de veces más intensos que el de la Tierra, que aceleran partículas y generan haces estrechos de radiación en los polos magnéticos. Como el eje magnético no coincide con el de rotación, los haces barren el espacio como la luz de un faro. Si uno apunta hacia nosotros, vemos un pulso en cada vuelta.
La regularidad de los pulsos de algunos púlsares rivaliza con la de los mejores relojes atómicos. Un conjunto de ellos se usa como detector de ondas gravitacionales de muy baja frecuencia: si una onda pasa entre nosotros y los púlsares, altera ligeramente los tiempos de llegada de los pulsos.
Los primeros planetas fuera del Sistema Solar se descubrieron en 1992 alrededor de un púlsar, gracias a pequeñas variaciones en la regularidad de sus pulsos. Fue una sorpresa, pues se trata de planetas que sobrevivieron, o se formaron, tras la explosión de una supernova.
Los magnetares son estrellas de neutrones con campos magnéticos aún más extremos, capaces de generar poderosos estallidos de rayos gamma. Y la fusión de dos estrellas de neutrones, observada por ondas gravitacionales y luz en 2017, confirmó que estos eventos producen elementos pesados como el oro y el platino.
Se conocen más de tres mil púlsares, descubiertos sobre todo con radiotelescopios que registran señales periódicas. Algunos se detectan también en rayos X y gamma gracias a telescopios espaciales. Instrumentos como el NICER, instalado en la Estación Espacial Internacional, miden con precisión sus pulsos de rayos X para estimar el tamaño de las estrellas de neutrones, lo que restringe los modelos sobre el interior de la materia ultradensa. Cada nueva detección añade información sobre cómo se forman estos objetos y cuántos existen en la galaxia.
Las estrellas de neutrones son laboratorios naturales de física extrema y relojes de enorme precisión. Cada descubrimiento sobre ellas nos acerca a comprender cómo funciona la materia en sus límites.