Los astrónomos están más cerca de descubrir el origen de las misteriosas ráfagas rápidas de radio
Casi 15 años después del descubrimiento de las ráfagas de radio rápidas (FRB), el origen de las ráfagas cósmicas en el espacio profundo de milisegundos sigue siendo un misterio.
Eso podría cambiar pronto, gracias al trabajo de un equipo internacional de científicos, incluido el astrofísico de la UNLV Bing Zhang, que rastreó cientos de destellos de cinco fuentes diferentes y encontró pistas en los patrones de polarización de FRB que podrían revelar su origen. Los hallazgos del equipo fueron publicados en Edición del 17 de marzo de la revista Ciencia.
Los FRB producen ondas de radio electromagnéticas, que son esencialmente oscilaciones de campos eléctricos y magnéticos en el espacio y el tiempo. La dirección del campo eléctrico oscilante se describe como dirección de polarización. Al analizar la frecuencia de polarización en los FRB observados desde varias fuentes, los científicos revelaron similitudes en los FRB repetidos que apuntan a un entorno complejo cercano a la fuente de las ráfagas.
“Este es un paso importante hacia la comprensión del origen físico de las FRB”, dijo Zhang, un distinguido profesor de astrofísica en la UNLV, coautor del artículo y que contribuyó a la interpretación teórica de los fenómenos.
Para establecer la conexión entre las explosiones, un equipo de investigación internacional, dirigido por Yi Feng y Di Li de los Observatorios Astronómicos Nacionales de la Academia de Ciencias de China, analizó las propiedades de polarización de cinco fuentes FRB repetidas utilizando la apertura masiva de quinientos metros. Telescopio de radio esférico (FAST) y el Telescopio Robert C. Byrd Green Bank (GBT). Desde que se descubrieron los FRB por primera vez en 2007, los astrónomos de todo el mundo han recurrido a potentes radiotelescopios como FAST y GBT para rastrear las ráfagas y buscar pistas sobre su procedencia y cómo se producen.
Si bien todavía se considera misterioso, se cree que la fuente de la mayoría de las FRB son los magnetares, estrellas de neutrones increíblemente densas del tamaño de una ciudad que tienen los campos magnéticos más fuertes del universo. Por lo general, tienen casi el 100% de polarización. Por otro lado, en muchas fuentes astrofísicas que involucran plasmas aleatorios calientes, como el Sol y otras estrellas, la emisión observada no está polarizada porque los campos eléctricos oscilantes tienen orientaciones aleatorias.
Ahí es donde comienza el trabajo de detective cósmico.
En un estudio que el equipo publicó originalmente el año pasado en NaturalezaFAST detectó 1.652 pulsos del repetidor activo FRB 121102. Aunque las ráfagas de la fuente estaban altamente polarizadas con otros telescopios que usaban frecuencias más altas, en consonancia con las magnetares, ninguna de las ráfagas detectadas con FAST en su banda de frecuencia estaba polarizada, a pesar de que FAST es el radiotelescopio de antena única más grande.
“Estábamos muy intrigados por la falta de polarización”, dijo Feng, primer autor del recién publicado Ciencia papel. «Más tarde, cuando analizamos sistemáticamente otros FRB repetidos con otros telescopios en diferentes bandas de frecuencia, particularmente aquellos más altos que FAST, surgió una imagen unificada».
Según Zhang, la imagen unificada es que cada fuente FRB repetida está rodeada por un plasma denso y altamente magnetizado. Este plasma produce diferentes rotaciones de ángulo de polarización en función de la frecuencia, y las ondas de radio recibidas provienen de múltiples caminos debido a la dispersión de las ondas por el plasma.
Cuando el equipo consideró solo un único parámetro sintonizable, dice Zhang, las múltiples observaciones revelaron una evolución sistemática de la frecuencia, es decir, la despolarización hacia frecuencias más bajas.
“Una explicación tan simple, con un solo parámetro libre, podría representar un gran paso hacia la comprensión física del origen de las FRB repetitivas”, dice.
Di Li, autor correspondiente del estudio, está de acuerdo en que el análisis podría representar una pieza clave para completar el rompecabezas cósmico de los FRB. “Por ejemplo, los FRB extremadamente activos pueden ser una población distinta”, dice. «Alternativamente, estamos comenzando a ver la tendencia evolutiva en los FRB, con fuentes más activas en entornos más complejos siendo ráfagas más jóvenes».
El estudio, «Polarización dependiente de la frecuencia de ráfagas de radio rápidas repetidas: implicaciones para su origen”, apareció el 17 de marzo en el diario Ciencia. Incluye 25 coautores de 11 instituciones y es parte de una larga colaboración entre instituciones. Además de la UNLV y la NAOC, las instituciones colaboradoras también incluyen la Universidad de Yunnan, la Universidad de Princeton, la Universidad de Western Sidney, la Universidad de Pekín y el Observatorio Green Bank, EE. UU.
