Captan un ritmo regular de ondas de radio de origen cósmico desconocido
Son destellos cortos e intensos de ondas de radio que se cree que son el producto de objetos pequeños, distantes y extremadamente densos
Captan un ritmo regular de ondas de radio de origen cósmico desconocido. / GETTY IMAGES
Madrid
Astrónomos han captado un ritmo curioso y repetitivo de ráfagas de radio rápidas que emanan de una fuente desconocida fuera de nuestra galaxia, a 500 millones de años luz de distancia.
Las ráfagas de radio rápidas, o FRB, son destellos cortos e intensos de ondas de radio que se cree que son el producto de objetos pequeños, distantes y extremadamente densos, aunque exactamente lo que podrían ser esos objetos es un viejo misterio en astrofísica. Los FRB suelen durar unos pocos milisegundos, tiempo durante el cual pueden eclipsar galaxias enteras.
Desde que se observó el primer FRB en 2007, los astrónomos han catalogado más de 100 ráfagas de radio rápidas de fuentes distantes dispersas en todo el universo, fuera de nuestra propia galaxia. En su mayor parte, estas detecciones fueron únicas, parpadearon brevemente antes de desaparecer por completo. En un puñado de casos, los astrónomos observaron ráfagas de radio rápidas varias veces desde la misma fuente, aunque sin un patrón discernible.
Esta nueva fuente de FRB, que el equipo ha catalogado como FRB 180916.J0158 + 65, es la primera en producir un patrón periódico o cíclico de ráfagas de radio rápidas. El patrón comienza con una ruidosa ventana de cuatro días, durante la cual la fuente emite ráfagas aleatorias de ondas de radio, seguidas de un período de 12 días de silencio de radio.
Los astrónomos observaron que este patrón de 16 días de ráfagas de radio rápidas se repitió constantemente durante 500 días de observaciones. "Este FRB que estamos informando ahora es como un reloj", dice en un comunicado Kiyoshi Masui, profesor asistente de física en el Instituto Kavli de Astrofísica e Investigación Espacial del MIT. "Es el patrón más definitivo que hemos visto de una de estas fuentes. Y es una gran pista que podemos usar para comenzar a buscar la física de lo que está causando estos destellos brillantes, que nadie realmente entiende".
Masui es miembro de la colaboración CHIME / FRB, un grupo de más de 50 científicos liderados por la Universidad de Columbia Británica, la Universidad McGill, la Universidad de Toronto y el Consejo Nacional de Investigación de Canadá, que opera y analiza los datos del Canadá. Experimento de mapeo de intensidad de hidrógeno, o CHIME, un radiotelescopio en Columbia Británica que fue el primero en captar señales de la nueva fuente periódica de FRB.
La colaboración CHIME / FRB ha publicado los detalles de la nueva observación en la revista Nature.
En 2017, CHIME se erigió en el Dominion Radio Astrophysical Observatory en Columbia Británica, donde rápidamente comenzó a detectar ráfagas de radio rápidas de galaxias en todo el universo, a miles de millones de años luz de la Tierra.
CHIME consta de cuatro antenas grandes, cada una del tamaño y la forma de una media tubería de snowboard, y está diseñada sin partes móviles. En lugar de girar para enfocarse en diferentes partes del cielo, CHIME mira fijamente todo el cielo, utilizando el procesamiento de señal digital para identificar la región del espacio donde se originan las ondas de radio entrantes.
Desde septiembre de 2018 hasta febrero de 2020, CHIME seleccionó 38 ráfagas de radio rápidas de una sola fuente, FRB 180916.J0158 + 65, que los astrónomos rastrearon hasta una región que agita estrellas en las afueras de una galaxia espiral masiva, a 500 millones de años luz de Tierra. La fuente es la fuente FRB más activa que CHIME ha detectado hasta ahora, y hasta hace poco era la fuente FRB más cercana a la Tierra.
A medida que los investigadores trazaron cada una de las 38 ráfagas a lo largo del tiempo, comenzó a surgir un patrón: una o dos ráfagas ocurrirían durante cuatro días, seguidas de un período de 12 días sin ninguna explosión, después de lo cual el patrón se repetiría. Este ciclo de 16 días ocurrió una y otra vez durante los 500 días que observaron la fuente.
"Estas explosiones periódicas son algo que nunca hemos visto antes, y es un fenómeno nuevo en astrofísica", dice Masui.
VARIAS HIPÓTESIS ASTROFÍSICAS
Exactamente qué fenómeno está detrás de este nuevo ritmo extragaláctico es un gran desconocido, aunque el equipo explora algunas ideas en su nuevo artículo. Una posibilidad es que las explosiones periódicas provengan de un único objeto compacto, como una estrella de neutrones, que gira y tambalea, un fenómeno astrofísico conocido como precesión. Suponiendo que las ondas de radio emanan de una ubicación fija en el objeto, si el objeto gira a lo largo de un eje y ese eje solo apunta hacia la dirección de la Tierra cada cuatro de los 16 días, entonces observaríamos las ondas de radio como explosiones periódicas.
Otra posibilidad implica un sistema binario, como una estrella de neutrones que orbita alrededor de otra estrella de neutrones o un agujero negro. Si la primera estrella de neutrones emite ondas de radio y está en una órbita excéntrica que la acerca brevemente al segundo objeto, las mareas entre los dos objetos podrían ser lo suficientemente fuertes como para causar que la primera estrella de neutrones se deforme y explote brevemente antes de que se aleje. Este patrón se repetiría cuando la estrella de neutrones retroceda a lo largo de su órbita.
Los investigadores consideraron un tercer escenario, que involucra una fuente emisora de radio que rodea una estrella central. Si la estrella emite un viento o una nube de gas, cada vez que la fuente pasa a través de la nube, el gas de la nube podría aumentar periódicamente las emisiones de radio de la fuente.
"Tal vez la fuente siempre emite estas ráfagas, pero solo las vemos cuando atraviesan estas nubes, porque las nubes actúan como una lente", dice Masui.
Quizás la posibilidad más emocionante es la idea de que este nuevo FRB, e incluso aquellos que no son periódicos o incluso repetitivos, pueden originarse en magnetares, un tipo de estrella de neutrones que se cree que tiene un campo magnético extremadamente poderoso. Los detalles de los magnetares siguen siendo un misterio, pero los astrónomos han observado que ocasionalmente liberan cantidades masivas de radiación a través del espectro electromagnético, incluida la energía en la banda de radio.
"La gente ha estado trabajando en cómo hacer que estos magnetares emitan ráfagas de radio rápidas, y esta periodicidad que hemos observado se ha trabajado en estos modelos para descubrir cómo encaja todo esto", dice Masui.
Muy recientemente, el mismo grupo hizo una nueva observación que respalda la idea de que los magnetares pueden ser una fuente viable de ráfagas de radio rápidas. A fines de abril, CHIME captó una señal que parecía una rápida explosión de radio, proveniente de una magnetar encendida, a unos 30.000 años luz de la Tierra. Si se confirma la señal, esta sería la primera FRB detectada dentro de nuestra propia galaxia, así como la evidencia más convincente de los magnetares como fuente de estas misteriosas chispas cósmicas.
