Impresión artística del radiotelescopio australiano SKA Pathfinder (ASKAP) de CSIRO al encontrar una rápida explosión de radio y determinar su ubicación precisa. Los telescopios ópticos KECK, VLT y Gemini South se unieron a ASKAP con observaciones de seguimiento para obtener imágenes de la galaxia anfitriona.
(Imagen: © CSIRO / Andrew Howells)
Los astrónomos están comenzando a obtener los productos de uno de los fenómenos más misteriosos del universo.
Por segunda vez, los investigadores han identificado la ubicación de una ráfaga de radio rápida (FRB), una explosión súper breve que libera tanta energía en 1 milisegundo como lo hace el sol de la Tierra durante casi un siglo.
La explosión solitaria, previamente señalada, conocida como FRB 121102, es un "repetidor" raro, que ha estallado docenas de veces en los últimos años. Pero la nueva explosión es un miembro de la clase "única" mucho más comúnmente observada. Su descubrimiento, que se anunció hoy (27 de junio) en la revista Science, muestra que estas escurridizas bestias se pueden rastrear y rastrear, lo que potencialmente permite a los astrónomos descubrir finalmente qué las causa.
"Este es el gran avance que el campo ha estado esperando desde que los astrónomos descubrieron ráfagas rápidas de radio en 2007", dijo en un comunicado el autor principal del estudio, Keith Bannister, de la Organización de Investigación Científica e Industrial de la Commonwealth (CSIRO). (CSIRO es la agencia científica nacional de Australia).
Bannister y sus colegas encontraron el FRB utilizando el Pathfinder Array de Kilómetro Cuadrado Australiano (ASKAP), una red de 36 radiotelescopios en el Observatorio de Radioastronomía Murchison de CSIRO en Australia Occidental. Detectaron el estallido el 24 de septiembre de 2018, lo que explica su nombre: FRB 180924. (El repetidor FRB 121102 se vio por primera vez en 2012, como ahora puede haber supuesto).
Esto fue bastante emocionante, dado que el total de FRBs conocidos era de 85. (Solo dos de ellos son repetidores). Pero el equipo abrió nuevos caminos al rastrear su hallazgo hasta su origen.
Los investigadores desarrollaron una nueva técnica que reconoció automáticamente FRB 180924 menos de 300 milisegundos después de que la explosión golpeó los platos ASKAP. Esa velocidad era esencial, porque el equipo necesitaba acceder a los datos que se sobrescribían cada 3,1 segundos.
Luego, los científicos midieron las pequeñas diferencias en el tiempo de llegada de FRB 180924 en los 36 platos ASKAP a aproximadamente 1/100 de un nanosegundo. La comparación de estas diferencias les permitió determinar la fuente de la explosión en el cielo con una precisión de 0.00002 grados, equivalente al ancho de un cabello humano visto desde 650 pies (200 metros) de distancia.
Esa fuente se encuentra en las afueras de una gran galaxia llamada DES J214425.25−405400.81. Poco se sabía sobre esta galaxia, por lo que los investigadores la caracterizaron utilizando observaciones ópticas realizadas por el telescopio Keck II en Hawai y el Very Large Telescope y el telescopio Gemini South, ambos ubicados en Chile.
El equipo de estudio determinó que DES J214425.25−405400.81 se encuentra a unos 3.600 millones de años luz de la Tierra. Además, la galaxia es aproximadamente 1,000 veces más masiva y está formando estrellas mucho menos activamente que el enano que alberga FRB 121102 (que se encuentra a unos 3 mil millones de años luz de la Tierra).
Y FRB 121102 se encuentra cerca del centro de su galaxia natal, la región donde probablemente se esconde un agujero negro supermasivo.
Estas diferencias son importantes porque muestran "que los FRB pueden provenir de una gran variedad de tipos de galaxias y entornos", dijo Bannister a Space.com por correo electrónico. "No parecen necesitar condiciones muy especiales para ocurrir".
La ubicación de FRB 180924 también ofrece algunas pistas sobre los procesos misteriosos que impulsan los FRB. Por ejemplo, Bannister dijo que se descartan agujeros negros supermasivos para esta explosión en particular, dada su considerable distancia (13,000 años luz) del núcleo galáctico.
De hecho, el nuevo estudio puede estimular un replanteamiento significativo de la generación de FRB, dijeron los miembros del equipo.
"El modelo más creíble para explosiones, construido para explicar el repetidor, sugiere que son producidos por jóvenes magnetares (estrellas de neutrones altamente magnetizadas)", dijo a Space.com el coautor Ryan Shannon, de la Universidad Tecnológica de Swinburne en Melbourne, por correo electrónico.
"Estos magnetares se forman preferentemente en pequeñas galaxias enanas, como la del huésped FRB 121102", agregó Shannon. "O bien el modelo necesita ser relajado para permitir que se produzcan explosiones en una diversidad de entornos, o existen dos mecanismos para producir explosiones".
(Siempre existe la posibilidad de que los FRB sean generados por civilizaciones avanzadas, por supuesto. Pero esto es una posibilidad remota, como suelen ser las invocaciones extraterrestres).
Los modelos se volverán cada vez más fuertes a medida que se identifiquen más FRB utilizando los métodos pioneros de Bannister y su equipo. Y hay otras implicaciones interesantes del hallazgo también.
Por ejemplo, la cantidad de gas que atraviesan los FRB está codificada en las señales de las ráfagas, dijo Bannister. La galaxia de origen de FRB 180924 tiene relativamente poco gas, por lo que la mayor parte de la información codificada de la explosión fue impartida por gas en el medio intergaláctico.
El gas que se encuentra entre las galaxias es muy difícil de estudiar porque no brilla, pero los astrónomos ahora pueden tener una forma viable de verlo.
"Hemos demostrado que es técnicamente posible detectar explosiones únicas y que son sondas limpias de medio intergaláctico", dijo Shannon.
"El siguiente paso es ver si otras ráfagas únicas son como FRB 180924 (que se originan en galaxias masivas) o si son más como el primer repetidor", agregó. "Creo que serán como 180924, y podremos abrir una nueva ventana en la red cósmica casi invisible".
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