Una fuente inusual profundiza los misterios de las ráfagas de radio rápidas o FRB

Una nueva fuente de ráfagas de radio rápidas plantea preguntas sobre cuánto sabemos realmente sobre estas misteriosas llamaradas.

La concepción de un artista muestra una estrella de neutrones altamente magnética (también conocida como magnetar) que emite ondas de radio (rojo). Los magnetares son un candidato principal para lo que genera ráfagas de radio rápidas (FRB). Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF

Justo cuando empezábamos a pensar que entendíamos los misteriosos destellos de radio conocidos como ráfagas rápidas de radio (FRB), han salido a la luz nuevas observaciones que dejan claro cuánto nos queda por aprender.

Las ráfagas de ondas de radio de milisegundos de duración se originan principalmente en fuentes muy alejadas de nuestra propia galaxia. Pero en 2020, un magnetar en la Vía Láctea emitió algo muy parecido a una ráfaga de radio rápida, solo que mucho más débil. Aunque quedaban dudas sobre cómo un magnetar podía desatar llamaradas tan poderosas, el misterio parecía tener una solución de orden cero.

Ahora, la detección de un nuevo FRB ha puesto las cosas fuera de control. Al anunciar el descubrimiento de FRB 20190520B en Nature, Di Li (Academia de Ciencias de China) y sus colegas enfatizan que este FRB es único. No solo podría complicar nuestra comprensión de los FRB en general, sino que incluso puede descartar estudios que buscan utilizar estas fuentes como sondas cosmológicas.

Una ráfaga de radio rápida excepcional

El FRB fue una excepción desde el principio, ya que se encendió una y otra vez en las observaciones registradas por el radiotelescopio esférico de apertura de quinientos metros (FAST), que se encuentra entre las colinas de la provincia china de Guizhou. Las llamaradas múltiples colocan la fuente entre el pequeño porcentaje de FRB que se repiten. Pero a diferencia de la mayoría de los repetidores, este no tiene ningún ciclo aparente de explosión y reposo.

"FRB 20190520B es la única ráfaga de radio rápida que se repite persistentemente conocida hasta ahora, lo que significa que no se ha visto que se apague", dice Li.

Además, lo que sea que hizo el FRB también está emitiendo un zumbido constante de ondas de radio. Los astrónomos han encontrado una asociación con una fuente de radio persistente en solo otros dos FRB, y para uno de estos, las ondas de radio de bajo nivel parecen provenir de la formación estelar en curso en la galaxia anfitriona. Sin embargo, para FRB 20190520B, la fuente de radio es mucho más compacta, y el equipo de Li cree que las ondas de radio probablemente provienen de la propia fuente FRB.

Una imagen de radio de matriz muy grande muestra una ráfaga de radio rápida 20190520B (rojo). En el fondo hay una imagen de luz visible; una pequeña mancha azul representa la galaxia enana distante. Niu et al. / Naturaleza 2022; Bill Saxton,  NRAO/AUI/NSF; CFHT

La trama se complica

Quizás lo más importante para los investigadores es que la FRB parece residir en un entorno extremo de fuertes campos magnéticos y abundancia de gas ionizado. Li y sus colegas descubrieron esto observando el frotis de FRB a través de la frecuencia, conocido como su medida de dispersión.

Este efecto de manchado ocurre cuando las ondas de radio pasan a través del plasma, y ​​los FRB tienen mucho. Los astrónomos creen que las medidas de alta dispersión provienen del gas escaso que encuentran las ondas de radio en sus largos viajes a través del espacio intergaláctico. Como tal, los astrónomos podrían utilizar señales FRB para investigar la densidad y distribución del gas intergaláctico.

Pero el equipo de Li usó el Karl G. Jansky Very Large Array en Nuevo México y el Telescopio Canadá-Francia-Hawái en Mauna Kea para identificar la ubicación de FRB 20190520B en una galaxia enana a 2900 millones de años luz de distancia, con solo un 0,8 % de probabilidad de que los dos se alinean por casualidad. Pero si toda la mancha de frecuencia de FRB hubiera venido del paso intergaláctico, las ondas de radio habrían tenido que viajar durante más de 7 mil millones de años. Los investigadores se dieron cuenta de que la gran cantidad de manchas en la señal no tenía que provenir de un gas intergaláctico escaso, sino de un plasma mucho más denso alrededor de la propia FRB.

"Estoy de acuerdo con la sugerencia del documento de que la medida de alta dispersión probablemente se deba al entorno inmediato de la fuente de FRB, en lugar de a toda la galaxia anfitriona", dice Adam Lanman (Universidad McGill, Canadá), un investigador de FRB que no participó. en el estudio.

La ubicación de FRB 190520B en el cielo. Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF

“Hasta ahora, este parece ser un caso atípico”, agrega. “Pero si se encuentran más fuentes como esta, la utilidad de los FRB como sondas cosmológicas será más limitada”.

El descubrimiento también pone en duda si los magnetares están detrás de todos los FRB, una idea que muchos ya dudan. Abundan los diferentes tipos de FRB, y las propiedades únicas de este solo complican la categorización.

“Diría que este descubrimiento favorece un evento explosivo, como una supernova extremadamente brillante que también explicaría la fuente de radio persistente”, sostiene Li. “Pero no puedo decir que descarte un magnetar”.

Espere escuchar más sobre este FRB: Li dice que las observaciones de seguimiento ya han resultado en múltiples estudios adicionales que se están preparando y publicando.

Enlaces

Artículo en la revista Nature Astronomy

• Publicado en Sky & Telescope el 8 de junio del 2022, enlace publicación.