Observatorio de radio de Owens Valley. Crédito:Caltech / OVRO / Gregg Hallinan
Las ráfagas de radio rápidas (FRB) se encuentran entre los eventos más enigmáticos y poderosos del cosmos. Alrededor de 80 de estos eventos, ráfagas de ondas de radio de milisegundos de duración intensamente brillantes que provienen de más allá de nuestra galaxia, se han presenciado hasta ahora, pero sus causas siguen siendo desconocidas.
En una rara hazaña Los investigadores del Radio Observatorio Owens Valley de Caltech (OVRO) ahora han captado una nueva explosión, llamado FRB 190523, y, junto con el Observatorio W. M. Keck en Hawái, han señalado sus orígenes en una galaxia a 7,9 mil millones de años luz de distancia. Identificar las galaxias de las que brotan estas explosiones de radio es un paso fundamental para resolver el misterio de qué las desencadena.
Un artículo sobre el descubrimiento aparece en línea el 2 de julio en Naturaleza .
Antes de este nuevo descubrimiento, solo otro estallido, llamado FRB 121102, había sido localizado en una galaxia anfitriona. FRB 121102 se informó en 2014 y luego, en 2017, fue señalada a una galaxia que se encuentra a 3 mil millones de años luz de distancia. Recientemente, un segundo FRB localizado se anunció el 27 de junio, 2019. Llamado FRB 180924, este estallido fue descubierto por un equipo que utilizó el Australian Square Kilometer Array Pathfinder y rastreado hasta una galaxia a unos 4 mil millones de años luz de distancia.
FRB 121102 fue el más fácil de encontrar porque continúa explotando cada pocas semanas. La mayoría de FRB, sin embargo, incluidos los hallazgos de Australia y OVRO, solo se dispara una vez, dificultando el trabajo de encontrar las galaxias anfitrionas.
"Encontrar las ubicaciones de los FRB únicos es un desafío porque requiere un radiotelescopio que pueda descubrir estos eventos extremadamente cortos y localizarlos con el poder de resolución de una antena parabólica de una milla de ancho, "dice Vikram Ravi, un nuevo profesor asistente de astronomía en Caltech que trabaja con los radiotelescopios en OVRO, que se encuentra al este de las montañas de Sierra Nevada en California.
"En OVRO, construimos una nueva serie de diez platos de 4,5 metros que actúan colectivamente como un plato de una milla de ancho para cubrir un área en el cielo del tamaño de 150 lunas llenas, ", dice." Para hacer esto, un potente sistema digital ingiere y procesa una cantidad de datos equivalente a un DVD cada segundo ".
El nuevo instrumento OVRO se llama Deep Synoptic Array-10, con el "10" refiriéndose al número de platos. Esta matriz sirve como un trampolín para la matriz sinóptica profunda planificada (DSA), financiado por la National Science Foundation (NSF), cuales, cuando se complete en 2021, En última instancia, constará de 110 antenas parabólicas.
El prototipo de diez antenas Deep Synoptic Array (DSA-10) busca ráfagas de radio rápidas dentro de un área del cielo del tamaño de 150 lunas llenas (izquierda). Dentro de esta área, el DSA-10 puede localizar estas ráfagas con un inmenso poder de resolución, aislándolos a regiones que contienen solo una galaxia (centro). Esta hazaña se logró para la ráfaga de radio rápida llamada FRB 190523, detectado por DSA-10 el 23 de mayo, 2019. El panel derecho muestra el perfil de tiempo de la ráfaga por encima de su espectro de radio. Crédito:Caltech / OVRO / V. Ravi
"Se espera que la DSA descubra y localice más de 100 FRB por año, "dice Richard Barvainis, director de programa en la NSF para el Programa de Innovaciones de Escala Media, que está financiando la construcción del DSA. "Los astrónomos han estado persiguiendo FRB durante una década, y finalmente estamos dibujando una cuenta en ellos con nuevos instrumentos como DSA-10 y, finalmente, el DSA completo. Ahora tenemos la oportunidad de averiguar qué podrían ser estos objetos exóticos ".
Las nuevas observaciones muestran que la galaxia anfitriona de FRB 190523 es similar a nuestra Vía Láctea. Esto es una sorpresa porque el FRB 121102 previamente localizado se origina en una galaxia enana que está formando estrellas más de cien veces más rápido que la Vía Láctea.
"Este hallazgo nos dice que cada galaxia, incluso una galaxia común y corriente como nuestra Vía Láctea, puede generar un FRB, "dice Ravi.
El descubrimiento también sugiere que una teoría líder de las causas de los FRB:la erupción de plasma de jóvenes, estrellas de neutrones altamente magnéticas, o magnetares, puede ser necesario repensarlos.
"La teoría de que los FRB provienen de magnetares se desarrolló en parte porque el anterior FRB 121102 provenía de un entorno activo de formación de estrellas, donde se pueden formar magnetares jóvenes en las supernovas de estrellas masivas, "dice Ravi." Pero la galaxia anfitriona de FRB 190523 es más suave en comparación. "
Por último, para resolver el misterio de los FRB, los astrónomos esperan descubrir más ejemplos de sus galaxias anfitrionas.
"Con la matriz sinóptica profunda completa, vamos a buscar y localizar FRB cada pocos días, "dice Gregg Hallinan, el director de OVRO y profesor de astronomía en Caltech. "Este es un momento emocionante para los descubrimientos de FRB".
Los investigadores también dicen que los FRB se pueden usar para estudiar la cantidad y distribución de materia en nuestro universo, que nos dirá más sobre los entornos en los que se forman y evolucionan las galaxias. A medida que las ondas de radio de los FRB se dirigen hacia la Tierra, la materia que interviene hace que algunas de las longitudes de onda viajen más rápido que otras; las longitudes de onda se dispersan de la misma manera que un prisma separa la luz en un arco iris. La cantidad de dispersión les dice a los astrónomos exactamente cuánta materia hay entre las fuentes FRB y la Tierra.
"La mayor parte de la materia del universo es difusa, caliente, y fuera de las galaxias, "dice Ravi." Este estado de la materia, aunque no 'oscuro, 'es difícil de observar directamente. Sin embargo, sus efectos están claramente impresos en cada FRB, incluido el que detectamos a tan gran distancia ".
