“Boom, Boom, Boom” – Astrónomos del MIT detectan un extraño “latido del corazón” a miles de millones de años luz de la Tierra.
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Los astrónomos detectaron una señal de radio persistente de una galaxia lejana que parece parpadear con sorprendente regularidad. Llamada FRB 20191221A, esta ráfaga de radio rápida, o FRB, es actualmente la FRB más duradera, con el patrón periódico más claro, detectado hasta la fecha. En la foto está el gran radiotelescopio CHIME que recogió el FRB. Crédito: Foto cortesía de CHIME, con fondo editado por MIT News.
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Una extraña y persistente señal de radio de una galaxia lejana que parece estar parpadeando con sorprendente regularidad ha sido detectada por astrónomos del MIT y de otros lugares.
La señal se ha clasificado como una ráfaga de radio rápida, o FRB, una ráfaga intensamente fuerte de ondas de radio de origen astrofísico desconocido, que generalmente dura unos pocos milisegundos como máximo. Sin embargo, esta nueva señal es bastante única en el sentido de que persiste hasta tres segundos, aproximadamente 1.000 veces más que el FRB promedio. Dentro de esta ventana, el equipo de investigadores detectó ráfagas de ondas de radio que se repiten cada 0,2 segundos en un patrón periódico claro, similar a un corazón que late.
Etiquetada por los astrónomos como FRB 20191221A, la señal es actualmente la FRB más duradera, con el patrón periódico más claro jamás detectado hasta la fecha.La fuente de la señal se encuentra en una galaxia distante ubicada a varios miles de millones de años luz de la Tierra. Exactamente cuál podría ser esa fuente sigue siendo un misterio, aunque los astrofísicos sospechan que la señal podría emanar de un púlsar de radio o un magnetar, ambos tipos de estrellas de neutrones, núcleos colapsados extremadamente densos y que giran rápidamente de estrellas gigantes.
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“No hay muchas cosas en el universo que emitan señales estrictamente periódicas”, dice Daniele Michilli, un postdoctorado en el Instituto Kavli de Astrofísica e Investigación Espacial del MIT. “Ejemplos que conocemos en nuestra propia galaxia son los púlsares de radio y los magnetares, que giran y producen una emisión de haz similar a un faro. Y creemos que esta nueva señal podría ser un magnetar o púlsar con esteroides”
.El equipo de científicos espera detectar señales más periódicas de esta fuente, que luego podrían usarse como un reloj astrofísico. Por ejemplo, podrían usar la frecuencia de los estallidos, y cómo cambian a medida que la fuente se aleja de la Tierra, para medir la velocidad a la que el universo se está expandiendo.
El descubrimiento se informa hoy (13 de julio de 2022) en la revista Nature, y es escrito por miembros de la Colaboración CHIME / FRB, incluidos los coautores del MIT Calvin Leung, Juan Mena-Parra, Kaitlyn Shin y Kiyoshi Masui en el MIT, junto con Michilli, quien dirigió el descubrimiento primero como investigador en la Universidad McGill y luego como postdoctorado en el MIT.
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“Boom, boom, boom”
Desde que se descubrió el primer FRB en 2007, se han detectado cientos de destellos de radio similares en todo el universo, más recientemente por el Experimento Canadiense de Mapeo de Intensidad de Hidrógeno, o CHIME, un radiotelescopio interferométrico que consta de cuatro grandes reflectores parabólicos que se encuentra en el Observatorio Astrofísico de Radio Dominion en Columbia Británica, Canadá.
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CHIME observa continuamente el cielo a medida que la Tierra gira, y está diseñado para captar las ondas de radio emitidas por el hidrógeno en las primeras etapas del universo. El telescopio también es sensible a las ráfagas de radio rápidas, y desde que comenzó a observar el cielo en 2018, CHIME ha detectado cientos de FRB que emanan de diferentes partes del cielo.
La gran mayoría de los FRB observados hasta la fecha son únicos: ráfagas ultrabrillantes de ondas de radio que duran unos pocos milisegundos antes de parpadear. Recientemente, los investigadores descubrieron el primer FRB periódico que parecía emitir un patrón regular de ondas de radio. Esta señal consistía en una ventana de cuatro días de ráfagas aleatorias que luego se repetían cada 16 días. Este ciclo de 16 días indicó un patrón periódico de actividad, aunque la señal de las ráfagas de radio reales fue aleatoria en lugar de periódica.
El 21 de diciembre de 2019, CHIME recogió una señal de un posible FRB, lo que inmediatamente llamó la atención de Michilli, quien estaba escaneando los datos entrantes.
“Fue inusual”, recuerda. “No solo fue muy largo, durando unos tres segundos, sino que hubo picos periódicos que fueron notablemente precisos, emitiendo cada fracción de segundo (boom, boom, boom) como un latido del corazón. Esta es la primera vez que la señal en sí es periódica”.
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Ráfagas brillantes
Al analizar el patrón de las ráfagas de radio de FRB 20191221A, Michilli y sus colegas encontraron similitudes con las emisiones de púlsares de radio y magnetares en nuestra propia galaxia. Los púlsares de radio son estrellas de neutrones que emiten haces de ondas de radio, que parecen pulsar a medida que la estrella gira, mientras que una emisión similar es producida por los magnetares debido a sus campos magnéticos extremos.
La principal diferencia entre la nueva señal y las emisiones de radio de nuestros propios púlsares y magnetares galácticos es que FRB 20191221A parece ser más de un millón de veces más brillante. Michilli dice que los destellos luminosos pueden originarse en un púlsar de radio distante o magnetar que normalmente es menos brillante a medida que gira y, por alguna razón desconocida, expulsó un tren de ráfagas brillantes, en una rara ventana de tres segundos que CHIME afortunadamente estaba posicionada para atrapar.
“CHIME ahora ha detectado muchos FRB con diferentes propiedades”, dice Michilli. “Hemos visto algunos que viven dentro de nubes que son muy turbulentas, mientras que otros parecen estar en entornos limpios. A partir de las propiedades de esta nueva señal, podemos decir que alrededor de esta fuente, hay una nube de plasma que debe ser extremadamente turbulenta”.
Los astrónomos esperan captar ráfagas adicionales del FRB periódico 20191221A, lo que puede ayudar a refinar su comprensión de su fuente y de las estrellas de neutrones en general.
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Referencia: “Sub-second periodicity in a fast radio burst” 13 de julio de 2022, Nature.
Esta investigación fue apoyada, en parte, por la Fundación Canadiense para la Innovación.