Nuevas observaciones señalan el origen de las ráfagas de radio rápidas

Un nuevo estudio realizado por un equipo internacional de científicos revela un entorno magnetizado en evolución y una ubicación de fuente sorprendente para ráfagas de radio rápidas en el espacio profundo: observaciones que desafían la comprensión actual.

 

Una ráfaga rápida de radio (FRB, por sus siglas en inglés) es un fenómeno astrofísico de gran energía de origen desconocido que se manifiesta como un pulso de radio fugaz que dura en promedio unos pocos milisegundos.

Las ráfagas de radio rápidas (FRB) son explosiones cósmicas de milisegundos de duración que producen la energía equivalente a la producción anual del sol. Más de 15 años después de que se descubrieran por primera vez los pulsos de ondas de radio electromagnéticas en el espacio profundo, su naturaleza desconcertante continúa sorprendiendo a los científicos, y la investigación recientemente publicada solo profundiza el misterio que los rodea.

Duncan Lorimer y su estudiante David Narkevic descubrieron la primera ráfaga rápida de radio en 2007 mientras analizaban datos de archivo de los distintos estallidos de energía transitoria astronómica, como los púlsares y los estallidos de rayos gamma. Se encontró un sonido de radio que descendió en frecuencia durante 15 milisegundos, la dispersión producida por la frecuencia de la ráfaga permite el mapeo del gas ionizado, que se puede observar con los instrumentos utilizados por los astrónomos, por lo tanto se refieren a este fenómeno comúnmente como ráfagas Lorimer.

En la edición del 21 de septiembre de la revista Nature, nuevas observaciones inesperadas de una serie de ráfagas de radio cósmica realizadas por un equipo internacional de científicos, incluido el astrofísico de la UNLV Bing Zhang , desafían la comprensión predominante de la naturaleza física y el motor central de los FRB.

Las observaciones cósmicas de FRB se realizaron a fines de la primavera de 2021 utilizando el enorme radiotelescopio esférico de apertura de quinientos metros (FAST) en China. El equipo, dirigido por Heng Xu, Kejia Lee, Subo Dong de la Universidad de Pekín y Weiwei Zhu de los Observatorios Astronómicos Nacionales de China, junto con Zhang, detectó 1.863 ráfagas en 82 horas durante 54 días de una fuente de ráfagas de radio rápida activa llamada FRB. 20201124A.

“Esta es la muestra más grande de datos FRB con información de polarización de una sola fuente”, dijo Lee.

Las observaciones recientes de una ráfaga de radio rápida de nuestra galaxia, la Vía Láctea, sugieren que se originó en un magnetar, que es una estrella de neutrones densa del tamaño de una ciudad con un campo magnético increíblemente poderoso.

El origen de las ráfagas de radio rápidas cosmológicas muy distantes, por otro lado, sigue siendo desconocido. Y las últimas observaciones dejan a los científicos cuestionando lo que pensaban que sabían sobre ellos.

“Estas observaciones nos llevaron de vuelta a la mesa de dibujo”, dijo Zhang, quien también se desempeña como director fundador del Centro de Astrofísica de Nevada de la UNLV. “Está claro que los FRB son más misteriosos de lo que imaginamos. Se necesitan más campañas de observación de múltiples longitudes de onda para revelar aún más la naturaleza de estos objetos”.

Lo que hace que las últimas observaciones sorprendan a los científicos son las variaciones irregulares y breves de la llamada "medida de rotación de Faraday", esencialmente la fuerza del campo magnético y la densidad de las partículas en las proximidades de la fuente FRB. Las variaciones subieron y bajaron durante los primeros 36 días de observación y se detuvieron repentinamente durante los últimos 18 días antes de que la fuente se extinguiera.

“Lo comparo con filmar una película de los alrededores de una fuente FRB, y nuestra película reveló un entorno magnetizado complejo, en evolución dinámica que nunca antes se había imaginado”, dijo Zhang. “Tal entorno no se espera directamente para un magnetar aislado. Algo más podría estar cerca del motor FRB, posiblemente un compañero binario”, agregó Zhang.

Para observar la galaxia anfitriona del FRB, el equipo también hizo uso de los telescopios Keck de 10 m ubicados en Mauna Kea en Hawai. Zhang dice que se cree que los magnetares jóvenes residen en regiones activas de formación estelar de una galaxia en formación estelar, pero la imagen óptica de la galaxia anfitriona muestra que, inesperadamente, es una galaxia espiral barrada rica en metales como nuestra Vía Láctea. La ubicación de FRB se encuentra en una región donde no hay actividad significativa de formación estelar.

“Esta ubicación es inconsistente con un motor central de magnetar joven formado durante una explosión extrema, como un estallido largo de rayos gamma o una supernova superluminosa, progenitores ampliamente especulados de motores FRB activos”, dijo Dong.

El estudio se ha publicado en Nature e incluye a 74 coautores de 30 instituciones.

Referencia:

H. Xu. et al. A fast radio burst source at a complex magnetized site in a barred galaxy. Nature. 2022. https://doi.org/10.1038/s41586-022-05071-8

Doctor Fisión

Doctor Fision

Divulgador científico especialista en física y astrofísica, y apasionado de la ciencia en general. Autor del bestseller "El Universo Explicado" y de "La Nueva Carrera Espacial". Tiene más de 3 millones de seguidores en redes sociales.

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