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Extraños pulsos de radio transitorios proporcionan pistas sobre un origen misterioso

Un misterioso objeto cosmológico en una pequeña galaxia distante está produciendo ráfagas rápidas de radio (FRB), con una nueva investigación que revela un entorno astronómico raro alrededor de su fuente, donde los campos magnéticos se retuercen y ondulan. Esta es la primera observación de una inversión del campo magnético de un FRB, lo que sugiere que algunos FRB pueden originarse en sistemas estelares binarios.

Residiendo en el corazón de una galaxia enana a cuatro mil millones de años luz de distancia hay un misterioso objeto cosmológico que produce ráfagas de energía que solo duran unos pocos milisegundos. Una nueva investigación sobre esta ráfaga de radio rápida (FRB) ha revelado un entorno astronómico raramente visto alrededor de su fuente, donde los campos magnéticos se retuercen, giran y ondulan con el tiempo. Esta es la primera detección de una inversión del campo magnético observada desde un FRB, y la primera vez que se observa este comportamiento en otra galaxia.

Los astrónomos han buscado durante mucho tiempo el misterioso origen de los FRB. Descubiertos en 2007 por un equipo de científicos de la Universidad de Virginia Occidental, estos misteriosos pulsos de radio transitorios se consideran rompecabezas del universo porque la causa y el origen de los FRB aún se desconocen.

Un equipo internacional, dirigido por una asistente de investigación graduada en la Universidad de Virginia Occidental, Reshma Anna-Thomas, encontró la primera evidencia de inversión del campo magnético en cualquier FRB durante la campaña. Este descubrimiento también refuerza la idea de que al menos una fracción de los FRB se originan en un sistema binario, que es un sistema de dos estrellas que orbitan entre sí.

Anna-Thomas comparte: “Esperábamos descubrir un alto valor de medida de rotación, lo que indica un entorno de plasma magnetizado extremo, pero sorprendentemente, también encontramos que es altamente variable y que el campo magnético integrado cambia de dirección”.

Anna-Thomas y su equipo utilizaron el Telescopio Green Bank (GBT) de la Fundación Nacional de Ciencias para observar FRB 20190520B durante diecisiete meses, lo cual es muy breve, en escalas de tiempo astronómicas. Las características peculiares del FRB inspiraron una inmersión más profunda en los datos, como la medida de alta dispersión local, que es un signo de un entorno local denso, y una fuente de radio persistente ubicada junto con el FRB. Los datos del telescopio Parkes de Australia, también conocido como Murriyang, ayudaron a completar esta imagen y fortalecer su conclusión.

Los campos magnéticos con turbulencias e inversiones tan extremas no se han observado antes en el cosmos, aunque hay un púlsar en nuestra galaxia que se acerca. Ese púlsar está en un sistema binario con una estrella altamente masiva. Los investigadores interpretan las propiedades magnéticas observadas de su FRB como probablemente derivadas de la corona turbulenta de una estrella masiva, lo que proporciona una lente impresionante a través de la cual vemos el binario FRB. Sarah Burke Spolaor, profesora y astrónoma de WVU, explica: “El viento de plasma furiosamente ondulante y fluido de la atmósfera de la estrella masiva proporciona un campo magnético en constante cambio a lo largo de nuestra línea de visión a la fuente FRB. La polarización ocurre cuando las ondas de luz fluctúan en una orientación específica, y los campos magnéticos pueden realinear esa orientación. Así es como pudimos observar las orientaciones cambiantes de la luz”.

Ryan Lynch, un científico de GBO que apoyó esta investigación, agrega: “La alta sensibilidad de GBT, sus capacidades para observar altas frecuencias y registrar datos de polarización completos, fueron cruciales para el estudio. Es uno de los mejores telescopios disponibles para estudiar FRB”.

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

El Observatorio Green Bank y el Observatorio Nacional de Radioastronomía son las principales instalaciones de la National Science Foundation, operadas bajo acuerdo de cooperación por Associated Universities, Inc.

El Centro de Ondas Gravitacionales y Cosmología (GWAC) de la Universidad de Virginia Occidental aborda problemas astrofísicos de vanguardia que pueden resolverse de manera más efectiva a través de la colaboración interdisciplinaria en física, astronomía, matemáticas, informática e ingeniería. El Centro explora los orígenes del universo y los procesos fundamentales involucrados en la formación de galaxias, la evolución estelar y la formación de estrellas. A través de la agencia de una red colaborativa de expertos, nuestra misión se centra en la investigación, la educación y la divulgación.

Reshma Anna-Thomas y Sarah Burke Spolaor reconocen el apoyo a su investigación de la subvención AAG-1714897 de la NSF.

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