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Acabamos de encontrar una fuente para uno de los fenómenos más misteriosos de la astronomía.
Las ráfagas de radio rápidas son señales súper potentes y súper cortas que se desplazan por el espacio sin un origen conocido. Una nueva explicación son los magnetares. 4 de noviembre de 2020
El telescopio de apertura esférica de quinientos metros (FAST) en la provincia de Guizhou, China. Bojun Wang, Jinchen Jiang, Qisheng Cui
Las ráfagas de radio rápidas se encuentran entre los misterios más extraños de la ciencia espacial. Estos pulsos duran menos de cinco milisegundos pero liberan más energía que el sol en días o semanas. Desde que se registraron por primera vez en 2001 (y se escribió sobre ellos en 2007), los científicos han descubierto docenas de FRB. La mayoría son señales únicas, pero algunas se repiten, incluidas uno que late a un tempo regular .
Pero nadie ha sido capaz de explicar qué es exactamente lo que produce los FRB. Hasta ahora, solo cinco se habían localizado en regiones específicas del espacio, y todos se originaron fuera de nuestra galaxia. Cuando una señal viene de tan lejos, es muy difícil encontrar el objeto responsable de producirla. La mayoría de las teorías se han centrado en colisiones cósmicas o estrellas de neutrones. Y también, bueno, extraterrestres .
Alerta de spoiler: no son extraterrestres. Dos nuevos estudios publicados hoy en Nature sugieren fuertemente que las magnetares, estrellas de neutrones altamente magnetizadas, son una fuente de FRB. Los estudios también indican que estos estallidos son probablemente mucho más comunes de lo que imaginamos.
No creo que podamos concluir que todas las ráfagas rápidas de radio provienen de magnetares, pero sin duda los modelos que sugieren que las magnetares son el origen de las ráfagas rápidas de radio son muy probables, dice Daniele Michilli, astrofísico de la Universidad McGill y coautor del estudio. primer estudio de la naturaleza .
Los nuevos hallazgos se centran en un FRB detectado el 28 de abril por dos telescopios: CHIME (el Experimento Canadiense de Mapeo de la Intensidad del Hidrógeno, con sede en la Columbia Británica) y STARE2 (un conjunto de tres pequeñas antenas de radio ubicadas en California y Utah). La señal, denominada FRB 200428, liberó más energía en ondas de radio en un milisegundo que el sol en 30 segundos.
Es normal que CHIME encuentre FRB: ha encontrado docenas y, en el futuro, el telescopio podría detectar una ráfaga todos los días . Pero a pesar de que STARE2 fue diseñado específicamente para buscar FRB dentro de la galaxia, con sensibilidades más bajas que la mayoría de los otros instrumentos, pocos esperaban que tuviera éxito. Cuando entró en funcionamiento el año pasado, el equipo predijo un 10% de posibilidades de que encontrara una señal en la Vía Láctea.
Entonces... sucedió. Cuando miré los datos por primera vez, me congelé, dice Christopher Bochenek, un estudiante graduado en astronomía de Caltech, quien dirige el proyecto STARE2 y es el autor principal de el segundo estudio de Nature . Me tomó unos minutos recuperarme y llamar a un amigo para que me sentara y me asegurara de que esto era real. Entre STARE2 y CHIME, este estallido fue visto por cinco radiotelescopios en América del Norte.
Esas observaciones coincidieron con un destello increíblemente brillante que emana de una estrella de neutrones altamente magnetizada, una magnetar, llamada SGR J1935+2154, que se encuentra a 30 000 años luz de la Tierra, cerca del centro de la Vía Láctea.
Este magnetar, que es de 40 a 50 veces más masivo que el sol, produce intensos episodios de radiación electromagnética, incluidos rayos X y rayos gamma. Sus campos magnéticos son tan fuertes que aplastan los átomos cercanos en forma de lápiz.
Los magnetares siempre han sido una fuente sospechosa de FRB, pero ha sido difícil para los astrofísicos confirmar esto, ya que todas las demás señales provienen de fuera de la Vía Láctea.
Los investigadores compararon las ondas de radio de FRB 200428 con las observaciones de rayos X realizadas por seis telescopios espaciales, así como con otros observatorios terrestres. Esas emisiones de rayos X apuntaron a SGR J1935+2154, que brilló 3.000 veces más que cualquier otro magnetar registrado.
Los equipos de CHIME y STARE2 dedujeron que esta magnetar en particular fue responsable del evento energético que produjo no solo las emisiones de rayos X brillantes, sino también FRB 200428. Es la primera vez que se descubre un estallido de este tipo dentro de la Vía Láctea, y este FRB emite más energía que cualquier otra fuente de ondas de radio detectada en la galaxia.
FRB 200428 es solo una trigésima parte de la fuerza de la FRB extragaláctica más débil registrada, y una milésima parte de la fuerza de la señal promedio. Entonces, el hecho de que STARE2 lo haya registrado después de aproximadamente un año en funcionamiento es una fuerte indicación de que estas señales están rebotando alrededor de la galaxia con más frecuencia de lo que los científicos creían.
Un contrapunto a estos nuevos hallazgos proviene de FAST, el telescopio esférico de apertura de quinientos metros, ubicado en el suroeste de China. FAST es el radiotelescopio de plato único más grande del mundo. No puede inspeccionar grandes franjas del cielo, pero puede mirar de cerca para buscar señales débiles en lugares muy lejanos.
FAST estudió SGR J1935+2154 durante un total de ocho horas en cuatro sesiones de observación del 16 al 29 de abril, según un tercer estudio de Nature . Y no encontró ondas de radio que coincidieran con ningún estallido conocido de rayos X o rayos gamma que ocurriera durante ese tiempo.
Ese informe no anula necesariamente la explicación del magnetar, especialmente porque FAST no estaba observando durante el momento en que se detectó FRB 200428. Pero sí sugiere que una magnetar que emita una FRB, si se confirma, es un evento muy raro, y que produce señales de radio que aún tenemos que caracterizar por completo.
Sandro Mereghetti, astrónomo del Instituto Nacional de Astrofísica de Milán, ayudó a liderar las detecciones de rayos X SGR J1935+2154 realizadas por el telescopio INTEGRAL (Laboratorio Internacional de Astrofísica de Rayos Gamma) de la Agencia Espacial Europea. Aunque cree que el descubrimiento favorece fuertemente la clase de modelos FRB basados en magnetares, señala que los procesos físicos particulares que conducen a las ráfagas observadas de emisión de radio y rayos X duros aún no se han resuelto. En otras palabras, no sabemos qué sucede exactamente dentro de un magnetar que produciría FRB junto con los rayos X o los rayos gamma asociados.
No diría que el misterio de los FRB se ha resuelto, dice Mereghetti. Pero este es sin duda un gran paso adelante que también abre perspectivas para otras detecciones similares.