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    El silbato cósmico tiene un golpe sorprendentemente enérgico

    Los astrónomos de la Universidad de Penn State han descubierto que los misteriosos "silbidos cósmicos" conocidos como ráfagas rápidas de radio pueden tener un gran impacto, en algunos casos liberan mil millones de veces más energía en rayos gamma que en ondas de radio y rivalizan con los cataclismos estelares conocidos como supernovas en su poder explosivo. El descubrimiento, el primer hallazgo de emisión no radioeléctrica de cualquier ráfaga de radio rápida, aumenta drásticamente las apuestas para los modelos de ráfagas de radio rápidas y se espera que impulse aún más los esfuerzos de los astrónomos para perseguir e identificar contrapartes de larga duración a las ráfagas de radio rápidas utilizando rayos X, óptico, y radiotelescopios.

    Ráfagas de radio rápidas, a los que los astrónomos se refieren como FRB, se descubrieron por primera vez en 2007, y en los años transcurridos desde que los radioastrónomos han detectado algunas docenas de estos eventos. Aunque duran meros milisegundos en cualquier frecuencia, sus grandes distancias de la Tierra, y las grandes cantidades de plasma intermedio, retrasan su llegada a frecuencias más bajas, difundir la señal durante un segundo o más y producir un "silbido" distintivo descendente a través de la banda típica del receptor de radio.

    "Este descubrimiento revoluciona nuestra imagen de los FRB, algunos de los cuales aparentemente se manifiestan como un silbido y una explosión, "dijo el coautor Derek Fox, un profesor de Penn State de astronomía y astrofísica. El silbato de radio puede ser detectado por radiotelescopios terrestres, mientras que la explosión de los rayos gamma puede ser captada por satélites de alta energía como la misión Swift de la NASA. "Las estimaciones de velocidad y distancia de los FRB sugieren que, lo que sean, son un fenómeno relativamente común, ocurriendo en algún lugar del universo más de 2, 000 veces al día ".

    Los esfuerzos para identificar las contrapartes de FRB comenzaron poco después de su descubrimiento, pero todos han resultado vacíos hasta ahora. En un artículo publicado el 11 de noviembre en Cartas de revistas astrofísicas el equipo de Penn State, dirigido por el estudiante graduado de física James DeLaunay, informa la emisión de rayos gamma brillantes de la ráfaga de radio rápida FRB 131104, nombrado después de la fecha en que ocurrió, 4 de noviembre 2013. "Comencé esta búsqueda de contrapartes de FRB sin esperar encontrar nada, ", dijo DeLaunay." Esta explosión fue la primera que incluso tuvo datos útiles para analizar. Cuando vi que mostraba una posible contraparte de rayos gamma, ¡No podía creer mi suerte! "

    Descubrimiento del "estallido" de rayos gamma del FRB 131104, la primera contraparte sin radio de cualquier FRB, fue posible gracias al satélite Swift en órbita terrestre de la NASA, que estaba observando la parte exacta del cielo donde ocurrió el FRB 131104 cuando la explosión fue detectada por el radiotelescopio del Observatorio Parkes en Parkes, Australia. "Swift siempre está mirando el cielo en busca de ráfagas de rayos X y rayos gamma, "dijo Neil Gehrels, Investigador Principal de la misión y jefe del Laboratorio de Física de Astropartículas en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA. "Qué placer fue captar este destello de una de las misteriosas ráfagas de radio rápidas".

    Este es un collage de 4 imágenes que incluyen dos animaciones:Arriba a la izquierda:fusión de estrellas de neutrones binarios (crédito:Dana Berry, Skyworks Digital) Arriba a la derecha:Supernova (crédito:G. Bacon, STScI) Abajo a la izquierda:Magnetar (crédito de Robert S. Mallozzi, UAH / NASA MSFC) Abajo a la derecha:Evento de acreción de agujeros negros (crédito:M. Weiss, NASA / CXC) Esta colección de imágenes muestra cuatro modelos de eventos cósmicos poderosos que podrían haber producido la ráfaga de radio rápida FRB 131104. Dos modelos comunes de ráfagas de radio rápidas que predicen la emisión de rayos gamma acompañantes invocan llamaradas de magnetar o fusiones de estrellas de neutrones binarios . Una magnetar es una estrella de neutrones altamente magnetizada, el denso remanente de una estrella colapsada. Las fusiones de estrellas de neutrones binarios ocurren cuando dos estrellas de neutrones se juntan en espiral y se fusionan, formando un agujero negro. Dos fuentes cósmicas de emisión de rayos gamma brillantes y de larga duración, no se sabe que produzca ráfagas de radio rápidas, son eventos de acreción de agujeros negros supermasivos y algunos tipos de supernovas. Un evento de acreción de un agujero negro ocurre cuando una estrella se acerca demasiado al agujero negro supermasivo en el centro de una galaxia. Una supernova ocurre cuando una estrella masiva se queda sin combustible nuclear; su núcleo se derrumba y la estrella explota, brillando durante un mes o más con la luz de diez mil millones de estrellas. Crédito:Arriba a la izquierda:fusión de estrellas de neutrones binarios (crédito:Dana Berry, Skyworks Digital) Arriba a la derecha:Supernova (crédito:G. Bacon, STScI) Abajo a la izquierda:Magnetar (crédito de Robert S. Mallozzi, UAH / NASA MSFC) Abajo a la derecha:Evento de acreción de agujeros negros (crédito:M. Weiss, NASA / CXC)

    "Aunque los teóricos habían anticipado que los FRB podrían ir acompañados de rayos gamma, la emisión de rayos gamma que vemos en FRB 131104 es sorprendentemente duradera y brillante, "Dijo Fox. La duración de la emisión de rayos gamma, de dos a seis minutos, es muchas veces la duración en milisegundos de la emisión de radio. Y la emisión de rayos gamma del FRB 131104 eclipsa sus emisiones de radio en más de mil millones de veces, elevando drásticamente las estimaciones de los requisitos de energía de la explosión y sugiriendo graves consecuencias para los alrededores de la explosión y la galaxia anfitriona.

    Existen dos modelos comunes para la emisión de rayos gamma de los FRB:uno que invoca eventos de llamaradas magnéticas de magnetares (estrellas de neutrones altamente magnetizadas que son los remanentes densos de estrellas colapsadas) y otro que invoca la fusión catastrófica de dos estrellas de neutrones. colisionando para formar un agujero negro. Según el coautor Kohta Murase, un profesor y teórico de Penn State, "La liberación de energía que vemos es un desafío para el modelo de magnetar a menos que la explosión esté relativamente cerca. La larga escala de tiempo de la emisión de rayos gamma, aunque inesperado en ambos modelos, podría ser posible en un evento de fusión si observamos la fusión desde el lado, en un escenario fuera del eje ".

    "De hecho, la energía y la escala de tiempo de la emisión de rayos gamma se ajusta mejor a algunos tipos de supernovas, oa algunos de los eventos de acreción de agujeros negros supermasivos que Swift ha visto, ", Dijo Fox." El problema es que ningún modelo existente predice que veríamos un FRB en estos casos ".

    Un silbido cósmico:el sonido de la rápida explosión de radio FRB 131104. Crédito:Penn State University

    La brillante emisión de rayos gamma de FRB 131104 sugiere que el estallido, y a otros les gusta, podría ir acompañado de rayos X de larga duración, óptico, o emisiones de radio. Tales contrapartes se ven de manera confiable a raíz de explosiones cósmicas de energía comparable, incluyendo ambos cataclismos a escala estelar:supernovas, llamaradas magnetar, y estallidos de rayos gamma, y ​​actividad de acreción episódica o continua de los agujeros negros supermasivos que habitualmente acechan en los centros de las galaxias.

    De hecho, Se llevaron a cabo observaciones rápidas de rayos X y ópticas dos días después del FRB 131104, gracias al rápido análisis de los radioastrónomos (que no conocían la contraparte de los rayos gamma) y una ágil respuesta del equipo de operaciones de la misión Swift, con sede en Penn State. A pesar de esta respuesta relativamente bien coordinada, sin rayos X de larga duración, ultravioleta, o se vio contraparte óptica.

    Los autores esperan participar en futuras campañas destinadas a descubrir más homólogos de FRB, y de esta manera finalmente revelando las fuentes responsables de estos omnipresentes y misteriosos eventos. "Idealmente, estas campañas comenzarían poco después del estallido y continuarían durante varias semanas después para asegurarse de que no se pierda nada. Tal vez tengamos aún más suerte la próxima vez ", Dijo DeLaunay.


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