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Descubierta Una nueva señal de radio

El recién descubierto Fast Radio Burst 190520 genera más preguntas debido a un comportamiento extraño.

Ilustración que representa una señal de radio recibida del espacio.

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La ráfaga de radio rápida (FRB) 190520 recientemente descubierta muestra un comportamiento único en comparación con otros FRB descubiertos hasta ahora. Este estallido cósmico desviado fue observado por un equipo internacional, codirigido por investigadores de la Universidad de Virginia Occidental y el Centro de Ondas Gravitacionales y Cosmología. Justo cuando crees que entiendes el patrón, aparece un extraño valor atípico y te obliga a reevaluar todo lo que sabes.

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La profesora Sarah Burke-Spolaor junto con el asistente graduado Kshitij Aggarwal, ambos del Departamento de Física y Astronomía de la WVU y el Centro de Ondas Gravitacionales y Cosmología, publicaron sus hallazgos en Nature. En el artículo, describen la observación del comportamiento único de la ráfaga de radio rápida llamada FRB 190520.

Además, las estudiantes graduadas de la Universidad de Virginia Occidental Jessica Sydnor y Reshma Thomas desempeñaron un papel fundamental en el descubrimiento.

Thomas trabajó en estrecha colaboración con Burke-Spolaor para obtener datos de seguimiento sobre el FRB para comprender mejor algunas de las propiedades interesantes encontradas por el descubrimiento inicial. Snyder ayudó a Burke-Spolaor en la interpretación de imágenes e imágenes para verificar los resultados vistos por los colaboradores de FAST.

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Los FRB son pulsos de radio transitorios causados por fuentes astrofísicas ubicadas mucho más allá de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Si bien los orígenes de estos destellos extragalácticos brillantes y de milisegundos de duración aún no se comprenden completamente, los investigadores se están acercando al misterio con cada nuevo descubrimiento. Este FRB, FRB 190520, demostró ser lo suficientemente único como para ser considerado un valor atípico entre todos los FRB conocidos. Primero, se clasificó como un repetidor. Un repetidor es un FRB que repite sus pulsos al azar. Por lo general, los FRB son impredecibles, pero los repetidores son más confiables, pero también son raros. Con comportamientos repetitivos, los investigadores pueden enfocar y observar mejor los datos con relativa precisión y mapear ráfagas repetidas que ayudan en futuras observaciones. FRB 190520 es uno de los FRB repetitivos más activos que se hayan observado.

Además, este es solo el segundo FRB localizado, de más de 20 FRB localizados, con una fuente de radio persistente asociada. La localización es cuando una ubicación FRB se identifica en un área muy pequeña en el espacio, conectando el FRB a una galaxia anfitriona cerca de esa ubicación. Las observaciones de la galaxia anfitriona de FRB 190520 mostraron que está mucho más cerca de lo esperado. En general, se estaba comportando de manera muy diferente a otros FRB, lo que provocó más preguntas del equipo. ¿Por qué fue este diferente? ¿Qué hacía que se comportara de manera diferente? ¿El comportamiento se debe al PROPIO FRB real o a su galaxia anfitriona? ¿Podría esta galaxia anfitriona dar a los astrónomos más pistas que podrían completar más piezas del rompecabezas de la cosmología?

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Comencemos a entender cómo se desarrolló el descubrimiento

El primer FRB fue descubierto en 2007 por el profesor de la Universidad de Virginia Occidental Duncan Lorimer, la profesora Maura McLaughlin y un estudiante de pregrado que trabajaba con Lorimer, D. Narkevic, mientras analizaba los datos de archivo registrados por el Observatorio Parkes. Esta explosión fue originalmente apodada lorimer Burst. Este descubrimiento abrió las puertas para todo un campo de estudio en torno a los FRB. FRB 190520 fue descubierto por investigadores utilizando el FAST (Quinient-meter Aperture Spherical radio Telescope) en 2019. En 2020, un equipo de investigadores observó FRB 190520 utilizando el observatorio VLA (Karl G. Jansky Very Large Array) y encontró características notables, muy únicas para este FRB en particular.

Avance rápido 14 años, FRB 190520 despierta una serie de nuevas preguntas.

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¿Cómo saber la ubicación de un FRB?

Al igual que el efecto Doppler, los astrónomos usan lo que se llama corrimiento al rojo, o la longitud de onda de la luz que se estira a medida que las ondas de sonido se mueven a través del espacio. Al igual que el sonido que hace una ambulancia; cambia y alcanza su punto máximo de tono a medida que se mueve hacia ti y luego cae en tono a medida que se aleja de ti. Las ondas de luz se mueven de manera similar. La luz se desplaza hacia el lado rojo del espectro para los objetos que están lejos y se alejan de nosotros y permite a los astrónomos medir y calcular la velocidad de una galaxia en relación con la Tierra.Combinando todo lo que sabían sobre el FRB, el equipo utilizó el sistema de observación Realfast en VLA para observar y recopilar datos donde detectaron una fuente de radio persistente (PRS) coubicada con FRB 190520. Usando la posición del FRB con realfast, el equipo buscó la galaxia anfitriona e identificó la galaxia anfitriona, una galaxia enana, a una distancia de ~ 0.2. El equipo no está seguro de si el PRS está relacionado con el FRB, o algo cercano al FRB en su entorno. Existen muchas teorías en torno a ambos escenarios. Este es el comienzo de una mejor comprensión de los repetidores que también están co-localizados.

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Cálculos de viaje mediante la medida de dispersión

El plasma que ocupa el espacio “vacío” entre las estrellas y las galaxias en realidad hace que la luz disminuya la velocidad, y este efecto se vuelve más extremo a frecuencias de radio más bajas. Esto hace que las señales de alta radiofrecuencia lleguen primero y las señales de baja radiofrecuencia lleguen más tarde, lo que hace que los FRB demuestren un “silbido” descendente en los datos. La duración de ese tono descendente se puede utilizar para calcular la cantidad de gas y materia por la que ha pasado, dándoles una idea de qué tan lejos se originó. La Medida de Dispersión (DM) nos da mucha información sobre nuestro universo porque nos habla sobre la distribución de electrones en el espacio. A medida que los pulsos de un FRB a lo lejos se mueven a través de la materia, como el gas y el plasma dentro del universo, los sonidos de los pulsos rebotan en los electrones dentro del medio intergaláctico (fuera de nuestra propia galaxia) causando cambios en el pulso. Los astrónomos pueden calcular la dispersión dentro de la Vía Láctea, nuestra propia galaxia. Más allá de la Vía Láctea, se desconoce la dispersión en el medio intergaláctico, por lo que los investigadores deben completar los espacios en blanco con estimaciones calculadas. Puede haber mucha materia escondida dentro del medio intergaláctico; otro rompecabezas para otro día.

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DM de FRB 190520

Al calcular su medida de dispersión, el equipo descubrió que era muy grande. La medida de dispersión (DM) se utiliza para estimar qué tan lejos podría estar el FRB, y basándose solo en el DM, debería haber estado muy lejos, pero combinado con el corrimiento al rojo, no estaba en absoluto lejos; todo lo contrario. Estaba muy cerca. Sobre la base de las observaciones existentes utilizando la relación corrimiento al rojo / DM, las características de este FRB demostraron ser muy únicas, incluso un valor atípico. Este cálculo innovador ahora desafía las relaciones DM-corrimiento al rojo que se utilizan rutinariamente en el análisis de FRB para determinar las distancias a frB.

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El valor atípico

FRB 190520 nuevamente tuvo que demostrar su singularidad. Su DM era muy grande, lo que generalmente se usa para estimar qué tan lejos podría ubicarse el FRB. Basado solo en el DM, debería haber estado muy lejos, pero el corrimiento al rojo demostró lo contrario. En realidad estaba muy cerca de la Tierra.

Si todos los FRB se comportan de la misma manera, entonces podemos usarlos para servir como un punto promedio. Pero si tenemos FRB desviados, como FRB 190520, los promedios no se presentan de manera tan uniforme. En otras palabras, podría hacer que el promedio conocido sea más amplio debido a los valores atípicos obvios en la mezcla.

Según Aggarwal, FRB 190520 podría arrojar estimaciones y suposiciones iniciales por la ventana.

FRB 190520 está demostrando ser un portal de continuas incógnitas. Este valor atípico y su galaxia anfitriona ahora ha abierto más preguntas en torno al mundo cósmico de los FRB, intrigando a los investigadores con más curiosidad científica. Los investigadores han utilizado estos FRB para sacar conclusiones importantes sobre otras áreas de investigación relacionadas con el universo, como su evolución. “Si se cuentan todas las estrellas, gases y otras cosas luminosas que podemos ver, según las observaciones cosmológicas, debería haber más materia faltante contabilizada, pero no tenemos completamente esas mediciones directas”, explica Burke Spolaor. Los FRB pueden sondear el espacio entre las galaxias, ayudando a completar esos detalles desconocidos sobre el medio intergaláctico, incluida la materia oculta.

Algo está pasando con FRB 190520, ¡y queremos saber más! La galaxia anfitriona, o el entorno alrededor de este FRB tiene algo único sucediendo, que podría contribuir a una dispersión tan alta. La localización es la clave para comprender mejor los valores atípicos como FRB 190520, al identificar el FRB a su galaxia madre y estimar su distancia exacta.

Con cada descubrimiento, el rompecabezas se vuelve más complejo, ofreciendo más respuestas a preguntas relacionadas con la evolución del universo y más allá.

Si bien actualmente es una anomalía, es muy posible que en cinco o diez años, podría considerarse normal a medida que se descubran más detalles sobre la repetición de FRB, como FRB 190520.

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Más información: C.-H. Niu et al, Una ráfaga de radio rápida repetitiva asociada con una fuente de radio persistente, Nature (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-04755-5

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