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Astrónomos encuentran 25 ráfagas de radio rápidas que se repiten regularmente

Al igual que las ondas gravitacionales (GW) y los estallidos de rayos gamma (GRB), las ráfagas rápidas de radio (FRB) son uno de los fenómenos astronómicos más poderosos y misteriosos de la actualidad. Estos eventos transitorios consisten en ráfagas que emiten más energía en un milisegundo que el Sol en tres días. Si bien la mayoría de las ráfagas duran solo milisegundos, ha habido casos raros en los que se encontraron FRB repitiéndose. Si bien los astrónomos aún no están seguros de qué los causa y las opiniones varían, los observatorios dedicados y las colaboraciones internacionales han aumentado drásticamente el número de eventos disponibles para el estudio.


Un observatorio líder es el Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME), un radiotelescopio de próxima generación ubicado en el Dominion Radio Astrophysical Observatory (DRAO) en Columbia Británica, Canadá. Gracias a su gran campo de visión y amplia cobertura de frecuencia, este telescopio es una herramienta indispensable para detectar FRB (¡más de 1000 fuentes hasta la fecha!) Utilizando un nuevo tipo de algoritmo, la colaboración CHIME / FRB encontró evidencia de 25 nuevos FRB repetidos en los datos de CHIME que se detectaron entre 2019 y 2021.

La colaboración CHIME/FRB comprende astrónomos y astrofísicos de Canadá, Estados Unidos, Australia, Tawain e India. Sus instituciones asociadas incluyen el DRAO, el Instituto Dunlap de Astronomía y Astrofísica (DI), el Instituto Perimeter de Física Teórica, el Instituto Canadiense de Astrofísica Teórica (CITA), el Instituto Anton Pannekoek de Astronomía, el Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO), el Instituto de Astronomía y Astrofísica, el Centro Nacional de Radioastrofísica (NCRA) y el Tata Institute of Fundamental Research (TIFR), y múltiples universidades e institutos.

A pesar de su naturaleza misteriosa, los FRB son ubicuos y las mejores estimaciones indican que los eventos llegan a la Tierra aproximadamente mil veces al día en todo el cielo. Ninguna de las teorías o modelos propuestos hasta la fecha puede explicar completamente todas las propiedades de las ráfagas o las fuentes. Mientras que se cree que algunos son causados por estrellas de neutrones y agujeros negros (atribuibles a la alta densidad de energía de su entorno), otros continúan desafiando la clasificación. Debido a esto, persisten otras teorías, que van desde púlsares y magnetares hasta GRB y comunicaciones extraterrestres.

CHIME fue diseñado originalmente para medir la historia de expansión del Universo a través de la detección de hidrógeno neutro. Aproximadamente 370.000 años después del Big Bang, el Universo estaba impregnado por este gas, y los únicos fotones eran la radiación reliquia del Big Bang, el Fondo Cósmico de Microondas (CMB), o la liberada por los átomos de hidrógeno neutros. Por esta razón, los astrónomos y cosmólogos se refieren a este período como la “Edad Oscura”, que terminó aproximadamente 1.<> millones de años después del Big Bang cuando las primeras estrellas y galaxias comenzaron a reionizar hidrógeno neutro (la Era de Reionización).

Específicamente, CHIME fue diseñado para detectar la longitud de onda de la luz que el hidrógeno neutro absorbe y emite, conocida como la línea de hidrógeno de 21 centímetros. De esta manera, los astrónomos podrían medir qué tan rápido se expandió el Universo durante la “Edad Media” y hacer comparaciones con eras cosmológicas posteriores que son observables. Sin embargo, CHIME ha demostrado ser ideal para estudiar FRB, gracias a su amplio campo de visión y al rango de frecuencias que cubre (400 a 800 MHz). Este es el propósito de la colaboración CHIME/FRB, que es detectar y caracterizar los FRB y rastrearlos hasta sus fuentes.

Como dijo a Universe Today, el becario postdoctoral Dunlap y autor principal Ziggy Pleunis, cada FRB se describe por su posición en el cielo y una cantidad conocida como su Medida de Dispersión (DM). Esto se refiere al retraso de tiempo de frecuencias altas a bajas causadas por las interacciones de la explosión con el material a medida que viaja a través del espacio. En un documento publicado en agosto de 2021, la colaboración CHIME / FRB presentó el primer catálogo de muestras grandes de FRB que contiene 536 eventos detectados por CHIME entre 2018 y 2019, incluidas 62 ráfagas de 18 fuentes repetidas previamente informadas.

Para este último estudio, Pleunis y sus colegas se basaron en un nuevo algoritmo de agrupación que busca múltiples eventos ubicados en el cielo con DM similares. “Podemos medir la posición del cielo de la ráfaga de radio rápida y medir la dispersión hasta una cierta precisión que depende del diseño del telescopio que se está utilizando”, dijo Pleunis. “El algoritmo de agrupamiento considera todas las ráfagas de radio rápidas que el telescopio CHIME ha detectado y busca grupos de FRB que tengan posiciones de cielo consistentes y medidas de dispersión dentro de las incertidumbres de medición. Luego hacemos varias comprobaciones para asegurarnos de que las ráfagas en un clúster realmente provienen de la misma fuente”.

De los más de 1000 FRB detectados hasta la fecha, solo 29 fueron identificados como de naturaleza repetitiva. Además, se descubrió que prácticamente todos los FRB repetitivos se repetían de manera irregular. La única excepción es FRB 180915, descubierto por investigadores de CHIME en 2018 (e informado en 2020) y pulsa cada 16,35 días. Con la ayuda de este nuevo algoritmo, la colaboración CHIME/FRB detectó 25 nuevas fuentes repetidas, casi duplicando el número disponible para el estudio. Además, el equipo observó algunas características muy interesantes que podrían proporcionar información sobre sus causas y características. Como agregó Pleunis:

“Cuando contamos cuidadosamente todas nuestras ráfagas de radio rápidas y las fuentes que se repiten, encontramos que solo alrededor del 2,6% de todas las ráfagas de radio rápidas que descubrimos se repiten. Para muchas de las nuevas fuentes hemos detectado solo unas pocas ráfagas, lo que hace que las fuentes estén bastante inactivas. Casi tan inactivas como las fuentes que solo hemos visto una vez. Por lo tanto, no podemos descartar que las fuentes para las que hasta ahora solo hemos visto una explosión, eventualmente muestren ráfagas repetidas también. Es posible que todas las fuentes de ráfagas de radio rápidas eventualmente se repitan, pero que muchas fuentes no sean muy activas. Cualquier explicación para las ráfagas de radio rápidas debería ser capaz de explicar por qué algunas fuentes son hiperactivas mientras que otras son en su mayoría silenciosas”.

Estos hallazgos podrían ayudar a informar futuras encuestas, que se beneficiarán de los radiotelescopios de próxima generación que entrarán en funcionamiento en los próximos años. Estos incluyen el Square Kilometer Array Observatory (SKAO), que se espera que recoja su primera luz para 2027. Ubicado en Australia, este telescopio de 128 platos se fusionará con el conjunto MeerKAT en Sudáfrica para crear el radiotelescopio más grande del mundo. Mientras tanto, la prodigiosa velocidad a la que se detectan nuevos FRB (incluidos los eventos repetitivos) podría significar que los radioastrónomos podrían estar cerca de un gran avance.

Referencia: publicado originalmente en universetoday.com

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