Representación artística de un magnetar: una estrella de neutrones en rotación con un campo magnético extremadamente fuerte. Estos objetos podrían ser la fuente de las misteriosas explosiones cósmicas observadas por los científicos.
Imagen: NASA’s Goddard Space Flight Center/S. Wiessinger

Unos científicos canadienses han detectado 13 nuevas ráfagas rápidas de radio, unos misteriosos pulsos de alta energía que duran una fracción de segundo y que tienen un origen desconocido a miles de millones de años luz de distancia. Curiosamente, una de estas ráfagas es una señal que se repite muy inusual, y se ha convertido en la segunda ráfaga de este tipo de entre las 60 que han sido documentadas hasta el momento.

Detectadas por primera vez en 2002, las ráfagas rápidas de radio (FRB) continúan desconcertando a los astrónomos, que luchan por comprender las fuentes de estas poderosas emisiones. Las FRB duran solo unos pocos milisegundos, y su imprevisibilidad hace que observarlas sea increíblemente difícil. Estas ondas de radio se originan en galaxias distantes y viajan a través del cosmos durante miles de millones de años. Se cree que las FRB pueden ser causadas por estrellas de neutrones con fuertes campos magnéticos que giran a gran velocidad (conocidas como magnetares), por agujeros negros supermasivos o incluso por civilizaciones extraterrestres.

Las FRBs tienden a ser eventos fugaces, pero una señal repetitiva fue detectada por el telescopio Arecibo puertorriqueño en 2012 y fue bautizada como FRB 1211012. El descubrimiento de una señal repetitiva fue algo importante porque significaba que la fuente de esta FRB en particular, y posiblemente de otras, no era el resultado de una explosión cataclísmica, sino que se trata de alg persistente a través del tiempo.

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De hecho, hasta ahora poco hemos podido comprender aun de las FRB, pero un par de artículos que acaban de ser publicados en Nature ofrecen nuevas y tentadoras pistas sobre este enigma espacial. El primer artículo habla de 13 nuevas ráfagas, de las cuales una —que se describe detalladamente en el segundo artículo— es una señal repetitiva, por lo que se trata la segunda de este tipo que hemos detectado en la historia.

El telescopio CHIME en British Columbia, Canadá.
Imagen: CHIME/National Research Council of Canada

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Las nuevas FRB fueron detectados por el CHIME, o Experimento Canadiense de Cartografía de Intensidad del Hidrógeno (CHIME, por sus siglas en inglés), ubicado en el Valle de Okanagan, en la región de British Columbia. El proyecto, que comenzó en 2017, es una colaboración entre científicos canadienses de la Universidad de British Columbia, la Universidad de McGill, la Universidad de Toronto, el Instituto Perimetral de Física Teórica y el Consejo Nacional de Investigación de Canadá. Cabe destacar que las 13 ráfagas se detectaron en un período de tres semanas durante el verano de 2018 cuando los astrónomos todavía estaban conectando el sistema a la red, y mientras el CHIME operaba a una fracción de su capacidad.

De las 13 nuevas FRB, siete de ellas fueron —inesperadamente— detectadas a 400 megahercios (MHz), las frecuencias de radio más bajas medidas hasta ahora en este tipo de ráfagas. Las FRB suelen estar en el rango de 1,400 MHz, y la frecuencia de radio más baja anterior detectada había sido de 700 MHz. El CHIME está diseñado para detectar FRB dentro de un rango entre 400 y 800 MHz. Esta sorprendente frecuencia sugiere que las FRB podrían ser detectadas incluso a frecuencias más bajas, pero sería necesario algún otro tipo de instrumento, ya que el CHIME solo puede operar a estas frecuencias.

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Shriharsh Tendulkar, un astrónomo del Instituto Espacial McGill y coautor del nuevo estudio, dijo que las radiofrecuencias ayudan a los científicos a comprender los posibles mecanismos o los procesos de emisión de las FRB, y también los efectos que encuentran las ondas de radio cuando viajan a través del espacio.

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“Diferentes mecanismos de emisión hacen que las FRB se emitan dentro de un cierto rango de radiofrecuencias, al igual que una bombilla no puede emitir rayos X o un horno de microondas no puede emitir luz ultravioleta”, dijo Tendulkar a Gizmodo. “Al detectar y caracterizar las ráfagas rápidas de radio en diferentes frecuencias, podemos comprender mejor qué teorías nos sirven y cuáles no. Sin embargo, todavía es un campo demasiado nuevo, por lo que es difícil limitar las teorías, pero nuestro trabajo es un nuevo paso en esa dirección”.

Además, a medida que las ondas de radio viajan a través del espacio, interactúan con los electrones y los campos magnéticos que hay en el plasma interestelar e intergaláctico. Estas interacciones, dijo Tendulkar, pueden causar absorción, dispersión y muchos otros efectos en las ondas de radio. Estos efectos varían en función de la frecuencia, y muchos de ellos se incrementan a frecuencias más bajas. Por lo tanto, es más fácil medir y comprender estos efectos a frecuencias más bajas.

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“Al comprender estos efectos de propagación y al poder separarlos de las características intrínsecas de las FRB, esperamos poder usar las FRB como sondas de la distribución de electrones y de la distribución de campos magnéticos por el universo, lo que nos dará más pistas sobre cómo fueron construidas galaxias, cúmulos de galaxias, etc.”, explicó Tendulkar.

Han llamado a esta nueva señal FRB 180814.J0422+73. Los astrónomos detectaron seis ráfagas repetidas de esta única fuente, y todas se habían originado desde la misma ubicación. La fuente de esta señal repetitiva se encuentra a unos 1.500 millones de años luz de la Tierra, y está considerablemente más cerca que la FRB 1211012. Es importante destacar que gracias a este último descubrimiento sabemos que la FRB 1211012 no fue ningún tipo de anomalía, y ahora los astrónomos tienen la esperanza de encontrar más señales de este tipo.

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Imagen: NASA

Emily Petroff, una astrónoma de ASTRON, el Instituto Holandés de Radioastronomía y experta en FRB, pensó que los métodos que habían utilizado en esta investigación “eran particularmente buenos”, y le gustó la forma en que los astrónomos de CHIME no “sobreinterpretaron los datos de su precaria calibración”. El astrónomo de Harvard Avi Loeb le dijo a Gizmodo que los resultados eran “fiables y sólidos “.

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Petroff dijo que no estaba sorprendida de que los astrónomos de CHIME hubiesen encontrado otra FRB repetitiva, pero sí de que lo hubiesen hecho tan pronto.

“Creo que es un buen augurio para todas las búsquedas que se hagan de FRB en un futuro próximo”, le dijo a Gizmodo. “Tal vez este tipo de señales no sean tan raras como nos hizo creer la FRB 121102. Espero con ganas el día en que hayamos detectado cientos de ellas”.

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A Petroff también le sorprendió que CHIME encontrara tantas FRB tan rápidamente, sobre todo teniendo en cuenta que estaba funcionando a una fracción de su capacidad, “imagínese lo que nos espera cuando funcione en su totalidad”, dijo.

Loeb dijo que ahora que sabemos que dos señales de las 60 que hemos registrado son repetitivas “implica que estas señales representan una pequeña minoría, menos de una décima parte, de la población total de fuentes de FRB”. Aunque resulten muy interesantes estas nuevas observaciones, dijo, no nos pueden decir nada sobre la naturaleza de estas fuentes, o al menos no todavía.

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“La pregunta fundamental es si estas señales repetitivas son diferentes en su naturaleza y distancia de las que no lo son”, dijo Loeb a Gizmodo. “En principio, puede haber dos tipos de fuentes separadas, como en el caso de las explosiones de rayos gamma (GRB), donde las GRB de larga duración (que duran unos pocos segundos) están relacionadas con el colapso de estrellas masivas y las GRB de poca duración son producidas por la fusión de estrellas de neutrones”.

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Otro punto interesante a tener en cuenta, según Loeb, es que la primera señal repetitiva exhibió una fuente de radio asociada a una frecuencia que no se observó en esta nueva señal. Sería útil averiguar la naturaleza y la causa de la fuente de la primera señal, “ya que probablemente arrojará algo de luz sobre el motor central de la emisión de FRB”, dijo.

Tendulkar le dijo a Gizmodo que todavía queda mucho trabajo por hacer, tanto en términos de detección como de caracterización de las FRB. “Nos gustaría localizarlas con precisión y entender de qué galaxias provienen. También nos gustaría estudiar las propiedades de poblaciones enteras de FRB y tratar de ver si hay diferentes fuentes que den lugar a señales repetitivas o no repetitivas”.

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A lo que añadió: “CHIME es el cazador de FRB más prolífico del mundo y esperamos compartir nuevos resultados en los próximos meses”.

Increíble. Esperaremos ansiosos esto.

[Nature, Nature]