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Nuevas y misteriosas señales del espacio detectadas

  • Investigadores del Instituto SETI han observado 35 estallidos de FRB 20220912A utilizando el Allen Telescope Array, arrojando luz sobre la misteriosa naturaleza de las ráfagas rápidas de radio y sus posibles orígenes a partir de objetos cósmicos extremos.


Radio Telescopio. Crédito: Imagen de archivo, La Ciencia Espacial
Radio Telescopio. Crédito: Imagen de archivo, La Ciencia Espacial


Un equipo de científicos del Instituto SETI ha revelado nuevos conocimientos sobre un misterio cósmico conocido como Ráfagas Rápidas de Radio (FRB). El descubrimiento y la observación detallada de la repetición FRB 20220912A, realizada en el Allen Telescope Array (ATA) actualizado del Instituto SETI, arrojó luz sobre la naturaleza de estas señales espaciales.


Las FRB son breves e intensos destellos de ondas de radio procedentes del espacio profundo. Si bien la mayoría ocurren solo una vez, algunos "repetidores" envían señales más de una vez, lo que aumenta la intriga de comprender su origen. A lo largo de 541 horas de observación, los investigadores detectaron 35 FRB del repetidor FRB 20220912A. Las observaciones, realizadas con el ATA, cubrieron un amplio rango de radiofrecuencia y revelaron patrones fascinantes. Las 35 FRB se encontraron en la parte inferior del espectro de frecuencias, cada una con su firma de energía única.



Espectros dinámicos (o gráficos en “cascada”) para todas las ráfagas de FRB 20220912A detectadas utilizando Allen Telescope Array, los perfiles de pulso de frecuencia promedio y los espectros de tiempo promedio. Las regiones sombreadas en rojo en los gráficos de series temporales indican el lapso de tiempo de las subráfagas definidas, con líneas verticales rojas que delimitan las subráfagas adyacentes. Crédito: Instituto SETI
Espectros dinámicos (o gráficos en “cascada”) para todas las ráfagas de FRB 20220912A detectadas utilizando Allen Telescope Array, los perfiles de pulso de frecuencia promedio y los espectros de tiempo promedio. Las regiones sombreadas en rojo en los gráficos de series temporales indican el lapso de tiempo de las subráfagas definidas, con líneas verticales rojas que delimitan las subráfagas adyacentes. Crédito: Instituto SETI


Perspectivas de las observaciones del Instituto SETI sobre las misteriosas señales


"Este trabajo es emocionante porque proporciona tanto la confirmación de las propiedades conocidas de los FRB como el descubrimiento de algunas nuevas", dijo la Dra. Sofia Sheikh del Instituto SETI, becaria postdoctoral NSF MPS-Ascend y autora principal. “Estamos reduciendo el origen de los FRB, por ejemplo, a objetos extremos como los magnetares, pero ningún modelo existente puede explicar todas las propiedades que se han observado hasta ahora. Ha sido maravilloso ser parte del primer estudio de FRB realizado con ATA; este trabajo demuestra que los nuevos telescopios con capacidades únicas, como el ATA, pueden proporcionar un nuevo ángulo sobre misterios destacados de la ciencia de FRB”.


Los hallazgos detallados, publicados recientemente en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS), muestran los comportamientos intrigantes de los FRB. Estas misteriosas señales exhiben una deriva de frecuencia descendente, una conexión entre su ancho de banda y la frecuencia central, y cambios en la duración de las ráfagas a lo largo del tiempo. El equipo también observó algo que nunca antes se había informado: hubo una caída notable en la frecuencia central de las ráfagas durante los dos meses de observación, lo que reveló un inesperado silbido cósmico.



Dos parámetros del conjunto de datos FRB 20220912A (frecuencia central y ancho de banda) trazados a lo largo del tiempo, en fecha juliana modificada (MJD), desde el inicio de la campaña hasta el final de la campaña (un período de tiempo de aproximadamente 60 días). El panel a) indica que la frecuencia central del FRB disminuye a lo largo de la campaña (con los residuos del ajuste y una pauta no paramétrica BAJA que se muestran a continuación en azul). El panel b) muestra la misma disminución a lo largo del tiempo para el ancho de banda. Crédito: Instituto SETI
Dos parámetros del conjunto de datos FRB 20220912A (frecuencia central y ancho de banda) trazados a lo largo del tiempo, en fecha juliana modificada (MJD), desde el inicio de la campaña hasta el final de la campaña (un período de tiempo de aproximadamente 60 días). El panel a) indica que la frecuencia central del FRB disminuye a lo largo de la campaña (con los residuos del ajuste y una pauta no paramétrica BAJA que se muestran a continuación en azul). El panel b) muestra la misma disminución a lo largo del tiempo para el ancho de banda. Crédito: Instituto SETI

Además, los investigadores utilizaron estas observaciones para predecir un punto de corte para las ráfagas más brillantes de FRB 20220912A, lo que indica su contribución a la tasa de señal cósmica general. De hecho, este objeto específico fue responsable de un pequeño porcentaje de todos los FRB fuertes en el cielo durante estas observaciones.


El estudio también investigó los patrones de tiempo de las secuencias de ráfagas, buscando repeticiones dentro y entre las FRB. No se encontró ningún patrón claro, lo que pone de relieve la imprevisibilidad de estos fenómenos celestes.


El papel del conjunto de telescopios Allen


Este trabajo demuestra el importante papel de la ATA en la decodificación de los misterios de los FRB. El ATA tiene la capacidad única de grabar una gran cantidad de canales de frecuencia al mismo tiempo, incluso si están muy separados (por ejemplo, cuando algunas frecuencias son muy altas y otras muy bajas). Esto permite realizar comprobaciones instantáneas cuando entra un FRB, para limitar lo que el FRB está haciendo en frecuencias altas y bajas simultáneamente. Las actualizaciones en curso prometen aún más capacidades, para ver FRB más débiles en incluso más frecuencias simultáneamente, lo que garantiza que ATA permanezca a la vanguardia del avance de nuestra comprensión de los FRB.



El Allen Telescope Array (ATA) con sede en el Observatorio de Radioastronomía de Hat Creek, California, EE. UU. El ATA es operado por el instituto SETI, diseñado como un instrumento dedicado a la búsqueda de tecnofirmas, tiene el potencial de ser una poderosa instalación para el estudio de transitorios. Crédito: Joe Marfia
El Allen Telescope Array (ATA) con sede en el Observatorio de Radioastronomía de Hat Creek, California, EE. UU. El ATA es operado por el instituto SETI, diseñado como un instrumento dedicado a la búsqueda de tecnofirmas, tiene el potencial de ser una poderosa instalación para el estudio de transitorios. Crédito: Joe Marfia

"Es emocionante ver a la ATA participar en la investigación de FRB tres años después de que comenzara su programa de actualización", dijo el Dr. Wael Farah, científico del proyecto ATA del Instituto SETI y coautor. "El ATA cuenta con capacidades únicas que se están utilizando en muchos esfuerzos de investigación, incluidos los transitorios rápidos".


Este descubrimiento histórico marca un importante paso adelante en la búsqueda en curso para desentrañar los secretos de los objetos extremos del universo. A medida que los científicos continúan explorando el cosmos, cada característica única que descubrimos nos acerca a la comprensión de los orígenes y la naturaleza de estas cautivadoras señales cósmicas.


 

Referencia: “Caracterización del FRB 20220912A repetido con el Allen Telescope Array” por Sofia Z. Sheikh, Wael Farah, Alexander W. Pollak, Andrew, P. V., Siemion, Mohammed A. Chamma, Luigi F. Cruz, Roy H. Davis, David R. DeBoer, Vishal Gajjar, Phil Karn, Jamar Kittling, Wenbin Lu, Mark Masters, Pranav Premnath, Sarah Schoultz, Carol Shumaker, Gurmehar Singh y Michael Snodgrass, aceptado, Avisos mensuales de la Real Sociedad Astronómica.

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