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Científicos están más cerca de entender las ráfagas de radio rápido

Detectan una inversión extrema del campo alrededor de una misteriosa ráfaga de radio rápida. Un equipo internacional ha logrado un progreso significativo en la comprensión de los orígenes de las ráfagas rápidas de radio (FRB), algunas de las explosiones cósmicas de milisegundos de duración más intensas en las bandas de radio.

Los científicos dirigidos por el Dr. Di Li de la NAOC han descubierto una inversión extrema del campo alrededor de Fast Radio Burst FRB 20190520B, lo que indica que la señal puede pasar a través de un campo de plasma turbulento y magnetizado. Este descubrimiento nos acerca a la comprensión del origen de estas intensas explosiones cósmicas, posiblemente vinculadas a agujeros negros o estrellas masivas.

Las ráfagas de radio rápidas (FRB) son las explosiones cósmicas de milisegundos de duración más brillantes en bandas de radio. Su origen desconocido plantea desafíos tanto para la astronomía como para la física.

El Commensal Radio Astronomy FAST Survey (CRAFTS), un programa clave del radiotelescopio esférico de quinientos metros (FAST), descubrió el primer FRB repetido persistentemente activo del mundo, conocido como FRB 20190520B. Ahora, este FRB ha proporcionado pistas que pueden ayudar a aclarar el origen de los FRB.

Un equipo internacional dirigido por el Dr. Di Li de los Observatorios Astronómicos Nacionales de la Academia China de Ciencias (NAOC) llevó a cabo una campaña de monitoreo de FRB 20190520B, utilizando el telescopio Parkes en Australia y el Telescopio Green Bank (GBT) en los Estados Unidos. Los análisis combinados han revelado una inversión extrema del campo alrededor de esta fuente en constante estallido.

El estudio, basado en esfuerzos observacionales en tres continentes, fue publicado en la revista Science el 11 de mayo.

A diferencia de todos los demás FRB, FRB 20190520B ha producido ráfagas, detectables por al menos uno y, a veces, múltiples telescopios, cada vez que se ha visto. Tal confiabilidad lo convierte en un objetivo ideal para estudios observacionales de seguimiento multibanda.

“Un total de 113 ráfagas de FRB 20190520B fueron detectadas por el telescopio Parkes, superando la suma del número de ráfagas de radio rápidas descubiertas previamente en Parkes, acentuando el valor de FRB 20190520B”, dijo el Dr. Shi Dai de la Universidad de Western Sydney, PI del proyecto FRB 20190520B en Parkes.

A través de un análisis combinado de datos de GBT y Parkes, el Dr. Yi Feng, graduado de doctorado de NAOC ahora en el Laboratorio de Zhejiang, y la Sra. Anna-Thomas de la Universidad de West Virginia (WVU) midieron sus propiedades de polarización y encontraron que la medida de rotación de Faraday (RM) cambió dos veces su signo de manera dramática: de ~ 10,000 unidades a ~ -10,000 unidades y viceversa. Otros contribuyentes clave incluyen al Dr. Liam Connor de Caltech y la Dra. Sarah Burke-Spolaor de WVU.

Durante la propagación de una señal de ráfaga, las características de polarización pueden verse afectadas por el plasma circundante. “El RM puede ser aproximado por el producto integral del campo magnético y la densidad de electrones. La variación en RM puede ser causada por cualquiera de los factores, pero un cambio de signo tiene que surgir de la inversión de los campos magnéticos, ya que la densidad de electrones no puede ser negativa”, dijo el Dr. Di Li, autor correspondiente del estudio.

Esta inversión podría resultar de la propagación a través de una pantalla turbulenta y magnetizada de plasma ubicada entre 10-5 a 100 parsecs de la fuente FRB. “Los componentes turbulentos del campo magnético alrededor de la repetición de ráfagas de radio rápidas pueden ser tan desordenados como una bola de lana”, dijo el profesor Yuanpei Yang de la Universidad de Yunnan, coautor del estudio.

El escenario probable para producir tal desorden incluye la señal que pasa a través del halo de un compañero, ya sea un agujero negro o una estrella masiva con vientos. Comprender los cambios drásticos en el entorno magnetizado alrededor del FRB es un paso importante hacia la comprensión del origen de tales explosiones cósmicas.

Referencia: “Inversión del campo magnético en el entorno turbulento alrededor de una ráfaga de radio rápida que se repite” por Reshma Anna-Thomas, Liam Connor, Shi Dai, Yi Feng, Sarah Burke-Spolaor, Paz Beniamini, Yuan-Pei Yang, Yong-Kun Zhang, Kshitij Aggarwal, Casey J. Law, Di Li, Chenhui Niu, Shami Chatterjee, Marilyn Cruces, Ran Duan, Miroslav D. Filipovic, George Hobbs, Ryan S. Lynch, Chenchen Miao, Jiarui Niu, Stella K. Ocker, Chao-Wei Tsai, Pei Wang, Mengyao Xue, Ju-Mei Yao, Wenfei Yu, Bing Zhang, Lei Zhang, Shiqiang Zhu y Weiwei Zhu, 11 de mayo de 2023, Ciencia. DOI: 10.1126/science.abo6526

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