Una breve historia: lo que sabemos hasta ahora sobre las ráfagas de radio rápidas en todo el universo

Radiotelescopio Parkes.
Crédito: CSIRO/John MastersonCC BY.

Las ráfagas de radio rápidas son uno de los grandes misterios del universo. Desde su descubrimiento, hemos aprendido mucho sobre estos intensos pulsos de milisegundos de duración.

Pero todavía tenemos mucho que aprender, como qué los causa.

Sabemos que las intensas explosiones se originan en galaxias a miles de millones de años luz de distancia. También hemos utilizado estas ráfagas (llamadas FRB ) para encontrar materia faltante que no se podría encontrar de otra manera.

Con equipos de astrónomos de todo el mundo compitiendo para comprender su enigma, ¿cómo llegamos a donde estamos ahora?

El primer estallido

El primer FRB fue descubierto en 2007 por un equipo dirigido por el astrónomo británico-estadounidense Duncan Lorimer. Para ello utilizaron  Murriyang, el nombre indígena tradicional para el icónico radiotelescopio Parkes (imagen, arriba).

El equipo encontró un pulso increíblemente brillante, tan brillante que muchos astrónomos no creían que fuera real. Pero aún había más intriga.

Los pulsos de radio proporcionan un gran regalo a los astrónomos. Midiendo cuándo llega una ráfaga al telescopio en diferentes frecuencias, se puede saber la cantidad total de gas que atravesó en su viaje a la Tierra.

Una típica ráfaga de radio rápida. 
La ráfaga llega primero en las frecuencias altas y se retrasa hasta varios segundos en las frecuencias más bajas. 
Esta curva reveladora es lo que buscan los astrónomos. 

Crédito imagen: Ryan Shannon y Vikram Ravi

La explosión de Lorimer había viajado a través de demasiado gas para haberse originado en nuestra galaxia, la Vía Láctea. El equipo concluyó que provenía de una galaxia a miles de millones de años luz de distancia.

Para ser visible desde tan lejos, lo que sea que la haya producido debe haber liberado una enorme cantidad de energía. En solo un milisegundo liberó tanta energía como lo haría nuestro Sol en 80 años.

El equipo de Lorimer solo pudo adivinar de qué galaxia provenía su FRB. Murriyang no puede identificar ubicaciones de FRB con mucha precisión. Otros equipos tardarían varios años en lograr el gran avance.

Localización del FRB

Para identificar la ubicación de una ráfaga, necesitamos detectar un FRB con un interferómetro de radio. Éste es una matriz de antenas distribuidas en al menos unos pocos kilómetros.

Cuando las señales de los telescopios se combinan, producen una imagen de un FRB con suficiente detalle. Esto permite no solo ver en qué galaxia se originó la explosión, sino en algunos casos saber en qué parte de la galaxia se produjo.

La primer FRB localizada fue de una fuente que emitió muchas ráfagas. La primera explosión se descubrió en 2012 con el telescopio gigante de Arecibo en Puerto Rico.

Las ráfagas posteriores fueron detectadas por el Very Large Array , en Nuevo México. Se encontró que provenían de una pequeña galaxia a unos 3 mil millones de años luz de distancia.

Varios de los radiotelescopios ASKAP en WA.
Crédito: Flickr / Oficina australiana de SKA , CC BY-ND.

En 2018, nuestro equipo identificó la segunda galaxia anfitriona de FRB. Para ello utilizaron el Telescopio Pathfinder del ‘Australian Square Kilometer Array’ ( ASKAP ) en Australia Occidental.

En marcado contraste con la galaxia anterior, esta galaxia era muy común. Pero nuestro descubrimiento publicado recibió este mes un premio de la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia (AAAS).

Los equipos, incluido el nuestro, han localizado aproximadamente una docena de explosiones más, de una amplia gama de galaxias, grandes y pequeñas, jóvenes y viejas. El hecho de que los FRB puedan provenir de una gama tan amplia de galaxias sigue siendo un enigma.

Una explosión cerca de casa

El 28 de Abril de 2020, una ráfaga de rayos X golpeó repentinamente al telescopio Swift que orbitaba la Tierra.

El telescopio satelital observó diligentemente que los rayos provenían de una estrella de neutrones muy magnética y errática en nuestra propia Vía Láctea. Esta estrella tiene forma: entra en crisis cada pocos años.

Dos telescopios, CHIME en Canadá y la matriz STARE2 en Estados Unidos, detectaron una ráfaga de radio muy brillante separada milisegundos de los rayos X. Además la detección fue en la dirección de esa estrella. Esto demostró que tales estrellas de neutrones podrían ser una fuente de los FRB que vemos en galaxias lejanas.

La emisión simultánea de rayos X y ondas de radio dio a los astrofísicos pistas importantes sobre cómo la naturaleza puede producir explosiones tan brillantes. Pero todavía no sabemos con certeza si esta es la causa de los FRB.

¿Qué es lo siguiente?

Si bien 2020 fue el año del FRB local, esperamos que 2021 sea el año del FRB lejano, incluso más lejos de lo que ya se ha observado.

El telescopio CHIME recopiló, con mucho, la muestra más grande de explosiones y está compilando un catálogo meticuloso que pronto debería estar disponible para otros astrónomos.

Un equipo de Caltech está construyendo una matriz dedicada específicamente a encontrar FRB.

También hay mucha acción en Australia. Estamos desarrollando una nueva supercomputadora de detección de ráfagas para ASKAP que encontrará FRB a un ritmo más rápido. También encontrará fuentes más distantes.

Efectivamente convertirá a ASKAP en una cámara de video de alta velocidad y alta definición. Hará una película del universo a 40 billones de píxeles por segundo.

Al encontrar más explosiones y explosiones más distantes, seremos capaces de estudiar y comprender mejor las causas de estas explosiones de energía misteriosamente intensas.

Por la localización del primer FRB ‘único’, nuestro equipo recibió el Premio Newcomb Cleveland 2020 de la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia (AAAS)
Crédito: AAAS.

Fuente: The Conversation.

Artículo original: «A brief history: what we know so far about fast radio bursts across the universe«. Ryan Shannon, Keith Bannister. February 10, 2021.

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Los astrónomos descubren pistas que revelan el misterio de las ráfagas rápidas de radio

El radiotelescopio esférico de apertura de quinientos metros en Guizhou, China. 
Crédito imagen: 
Bojun Wang, Jinchen Jiang y Qisheng Cui. 

Las ráfagas de radio rápidas, o FRB, son poderosas ondas de radio de milisegundos de duración que provienen del espacio profundo fuera de la Vía Láctea. Ellas se encuentran entre los fenómenos astronómicos más misteriosos jamás observados. Desde que se descubrieron las FRB por primera vez en 2007, los astrónomos de todo el mundo han utilizado radiotelescopios para rastrear las ráfagas. El objetivo: buscar pistas sobre de dónde vienen y cómo se producen.

El astrofísico Bing Zhang de la UNLV y colaboradores internacionales observaron recientemente algunas de estas fuentes, lo que condujo a una serie de descubrimientos importantes. Estos fueron publicados en la revista  Nature y finalmente pueden arrojar luz sobre el mecanismo físico de los FRB.

El siguiente artículo lo presenta.

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