Naturaleza desconocida de las ráfagas de radio cósmicas

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Última modificación: 2023-12-16 16:02

Uno de los fenómenos cósmicos más misteriosos son las ráfagas de radio rápidas. Se trata de señales de radio breves, de varios milisegundos de duración, de naturaleza desconocida, que resultan de la liberación de una enorme cantidad de energía. Ha pasado más de una década desde su descubrimiento, pero los astrofísicos todavía están tratando de descubrir los mecanismos de su aparición. Los investigadores citan estrellas de neutrones, agujeros negros e incluso transmisores de civilizaciones extraterrestres como posibles fuentes.

Señales misteriosas

Con ráfagas de radio rápidas, en milisegundos, se libera tanta energía como el Sol ha emitido durante varias decenas de miles de años. La hipótesis principal es que son causados por eventos catastróficos, como la fusión de dos estrellas de neutrones, un destello de la evaporación de un agujero negro o la transformación de un púlsar en un agujero negro. Durante mucho tiempo, se creyó que las ráfagas de radio solo podían ocurrir una vez, pero en 2015 se descubrió que la ráfaga de radio rápida FRB 121102 previamente registrada se repite de manera no periódica.

FRB 121102 se encuentra en una galaxia enana a tres mil millones de años luz de la Tierra, y durante varios años siguió siendo la única fuente conocida de ráfagas de radio recurrentes, a pesar de búsquedas cuidadosas. Sin embargo, en enero de 2019, apareció un artículo de científicos de la colaboración canadiense CHIME en la revista Nature, en el que se informó sobre el nuevo registro de señales de otra fuente: 180814. J0422 + 73. El radiotelescopio interferométrico CHIME (Experimento canadiense de mapeo de la intensidad del hidrógeno) ha registrado seis ráfagas de radio rápidas que provienen de una galaxia a 1.300 millones de años luz de distancia.

Las señales en su estructura de frecuencia y características espectrales se parecían a las señales del FRB 121102, lo que indica un mecanismo similar de formación y la misma naturaleza de la fuente. El descubrimiento indica la existencia de un tipo separado de ráfagas de radio rápidas, que no pueden ser causadas por eventos catastróficos precisamente debido a su recurrencia.

Galaxia silenciosa

En agosto de 2019, un equipo internacional de científicos identificó por primera vez la fuente de una sola ráfaga de radio rápida FRB 180924, que se originó en una galaxia a cuatro mil millones de años luz de distancia.

Utilizando el radiointerferómetro ASKAP ubicado en Australia, los astrónomos determinaron la ubicación de la fuente FRB y luego calcularon la distancia a ella analizando los datos de los telescopios ópticos terrestres Gemini, Keck y VLT. Resultó que la llamarada de radio se produjo en una galaxia masiva del tamaño de la Vía Láctea, a 13 mil años luz de su centro. Un rasgo característico de la galaxia es la ausencia de procesos para el nacimiento de nuevas estrellas.

Esto contrasta con la señal repetitiva FRB 121102, que se encuentra en la región de formación activa de estrellas. Por lo tanto, las ráfagas de radio rápidas únicas y repetitivas deben tener diferentes orígenes. En el caso de FRB 121102, la señal de radio parecía pasar a través de un poderoso campo magnético alrededor de una magnetar, un tipo especial de estrella de neutrones.

Pronto, los astrónomos del Instituto de Tecnología de California en los Estados Unidos informaron del descubrimiento de otra ráfaga de radio rápida FRB 190523, que también ocurrió en un ambiente relativamente tranquilo, en una galaxia que es análoga a la Vía Láctea y está a 7,9 mil millones de años luz de distancia. de la tierra.

Ambos descubrimientos refutan que las ráfagas de radio rápidas solo pueden ocurrir en galaxias enanas jóvenes que contienen una gran cantidad de magnetares.

Ocho gemelos

En agosto de 2019, apareció un artículo de la colaboración canadiense CHIME en el repositorio de preimpresiones de arXiv.org, que informó la detección de ocho señales de radio repetidas. Dos fuentes de señales de radio, FRB 180916 y FRB 181119, parpadearon más de dos veces (diez y tres veces, respectivamente), el resto envió señales de radio repetidas solo una vez, siendo la pausa más larga entre la grabación de ondas de radio de 20 horas. Según los investigadores, esto puede indicar que muchos FRB son en realidad repetitivos, pero algunos son más activos que otros.

La mayoría de las ocho nuevas ráfagas de radio rápidas mostraron una disminución en la frecuencia de la señal con cada ráfaga repetida, lo que puede ser la clave para comprender el mecanismo que produce estos fenómenos. Además, FRB 180916 tiene las tasas de dispersión de señal más bajas, lo que indica la proximidad relativa de la fuente a la Tierra. También podría ayudar a determinar la naturaleza de la ráfaga de radio, concluyeron los investigadores.

Estrellas del infierno

A fines del verano de 2019, los científicos del Centro Nacional de Radioastrofísica en India informaron que los magnetares siguen siendo una de las fuentes más probables de ráfagas de radio rápidas (al menos repetitivas).

El magnetar anómalo XTE J1810-197 se observó con el radiotelescopio Giant Metrewave. Se registraron pulsos de milisegundos de emisión de radio, parecidos a los destellos de la repetición FRB 180814. J0422 + 73.

Esta magnetar se encuentra a 10 mil años luz de la Tierra. Fue descubierto en 2003 y gradualmente dejó de emitir emisiones de radio en 2008. Sin embargo, en 2018, se produjo un nuevo brote en él, que también comenzó a desvanecerse gradualmente. Curiosamente, los magnetares no suelen emitir emisiones de radio, y el XTE J1810-197 fue la primera fuente de emisión de radio de este tipo. La rareza de este objeto, como las repetidas ráfagas de radio, ha llevado a los científicos a creer que ambos fenómenos pueden estar relacionados entre sí.

Agujero ruidoso

En septiembre de 2019, los astrónomos chinos informaron que habían detectado nuevas ráfagas de radio repetitivas rápidas (FRB) del FRB 121102. Las señales se detectaron con un radiotelescopio FAST de 500 metros con un receptor de 19 haces en la provincia de Guizhou. Desde finales de agosto hasta septiembre, se registraron más de 100 picos, que es un número récord entre todos los FRB registrados.

En ese momento, los científicos comenzaron a asumir que FRB 121102 es un agujero negro supermasivo que excede la masa del Sol entre 10 y 100 millones de veces y genera un poderoso campo magnético, y una estrella de neutrones o plasma afectado por el agujero podría ser el directo fuente de llamaradas. Otra posible explicación es que FRB 121102 es un plerion magnetizado, una nebulosa alimentada por el viento estelar de un púlsar.

Si bien las ráfagas de radio rápidas siguen sin explicación hasta ahora, se presentaron muchos datos a la comunidad científica en 2019 que acercan a los astrónomos a la solución. Resultó que los FRB se pueden repetir, y probablemente lo hagan con mucha frecuencia. En este caso, son generados por objetos bastante exóticos como estrellas de neutrones (púlsares y magnetares), ubicados en un medio interestelar adecuado. Los estallidos únicos ocurren en condiciones menos turbulentas: galaxias donde la formación de estrellas es muy lenta. Es muy probable que tales fenómenos realmente ocurran debido a procesos catastróficos.