Los astrónomos que utilizan el telescopio espacial Hubble de la NASA han rastreado las ubicaciones de cinco breves, poderosas explosiones de radio a los brazos espirales de cinco galaxias distantes.

Llamadas ráfagas de radio rápidas (FRB), estos eventos extraordinarios generan tanta energía en una milésima de segundo como lo hace el sol en un año. Debido a que estos pulsos de radio transitorios desaparecen en mucho menos que un abrir y cerrar de ojos, los investigadores han tenido dificultades para rastrear de dónde vienen, mucho menos determinar qué tipo de objeto u objetos los está causando. Por lo tanto, la mayor parte del tiempo los astrónomos no saben exactamente dónde buscar.

Localizar de dónde provienen estas explosiones, y en particular, de qué galaxias se originan, es importante para determinar qué tipo de eventos astronómicos desencadenan destellos de energía tan intensos. La nueva encuesta del Hubble de ocho FRB ayuda a los investigadores a reducir la lista de posibles fuentes de FRB.

Parpadea en la noche

El primer FRB fue descubierto en datos archivados registrados por el observatorio de radio Parkes el 24 de julio. 2001. Desde entonces, los astrónomos han descubierto hasta 1, 000 FRB, pero solo han podido asociar aproximadamente 15 de ellos a galaxias particulares.

"Nuestros resultados son nuevos y emocionantes. Esta es la primera vista de alta resolución de una población de FRB, y Hubble revela que cinco de ellos están localizados cerca o en los brazos espirales de una galaxia, "dijo Alexandra Mannings de la Universidad de California, Santa Cruz, el autor principal del estudio. "La mayoría de las galaxias son masivas, relativamente joven, y aún formando estrellas. Las imágenes nos permiten tener una mejor idea de las propiedades generales de la galaxia anfitriona, como su masa y tasa de formación de estrellas, además de sondear lo que está sucediendo justo en la posición FRB porque el Hubble tiene una resolución tan buena ".

En el estudio de Hubble, Los astrónomos no solo los fijaron a todos para albergar galaxias, pero también identificaron los tipos de lugares en los que se originaron. Hubble observó una de las ubicaciones de FRB en 2017 y las otras siete en 2019 y 2020.

"No sabemos qué causa los FRB, por lo que es muy importante utilizar el contexto cuando lo tenemos, "dijo el miembro del equipo Wen-fai Fong de la Universidad Northwestern en Evanston, Illinois. "Esta técnica ha funcionado muy bien para identificar a los progenitores de otros tipos de transitorios, como supernovas y estallidos de rayos gamma. Hubble jugó un papel importante en esos estudios, también."

Las galaxias del estudio de Hubble existieron hace miles de millones de años. Astrónomos por lo tanto, están viendo las galaxias como aparecieron cuando el universo tenía aproximadamente la mitad de su edad actual.

Muchos de ellos son tan masivos como nuestra Vía Láctea. Las observaciones se realizaron en luz ultravioleta e infrarroja cercana con la cámara de campo amplio 3 del Hubble.

La luz ultravioleta traza el brillo de las estrellas jóvenes a lo largo de los brazos sinuosos de una galaxia espiral. Los investigadores utilizaron las imágenes del infrarrojo cercano para calcular la masa de las galaxias y encontrar dónde residen las poblaciones de estrellas más antiguas.

Localización, localización, localización

Las imágenes muestran una diversidad de estructuras de brazos en espiral, de herméticamente enrollado a más difuso, revelando cómo se distribuyen las estrellas a lo largo de estas características prominentes. Los brazos espirales de una galaxia trazan la distribución de los jóvenes, estrellas masivas. Sin embargo, las imágenes del Hubble revelan que los FRB que se encuentran cerca de los brazos espirales no provienen de las regiones más brillantes, que resplandecen con la luz de grandes estrellas. Las imágenes ayudan a respaldar una imagen que los FRB probablemente no se originan en los más jóvenes, estrellas más masivas.

Estas pistas ayudaron a los investigadores a descartar algunos de los posibles desencadenantes de tipos de estas llamaradas brillantes. incluyendo las muertes explosivas de los más jóvenes, estrellas más masivas, que generan estallidos de rayos gamma y algunos tipos de supernovas. Otra fuente poco probable es la fusión de estrellas de neutrones, los núcleos aplastados de estrellas que terminan sus vidas en explosiones de supernovas. Estas fusiones tardan miles de millones de años en ocurrir y generalmente se encuentran lejos de los brazos espirales de las galaxias más antiguas que ya no están formando estrellas.

Monstruos magnéticos

Los resultados del Hubble del equipo, sin embargo, son consistentes con el modelo principal de que los FRB se originan a partir de explosiones de magnetar jóvenes. Los magnetares son un tipo de estrella de neutrones con poderosos campos magnéticos. Se les llama los imanes más fuertes del universo, que posee un campo magnético que es 10 billones de veces más poderoso que el imán de la puerta de un refrigerador. El año pasado, los astrónomos vincularon las observaciones de un FRB detectado en nuestra galaxia, la Vía Láctea, con una región donde reside un magnetar conocido.

"Debido a sus fuertes campos magnéticos, los magnetares son bastante impredecibles, "Fong explicó." En este caso, Se cree que los FRB provienen de las llamaradas de un magnetar joven. Las estrellas masivas pasan por una evolución estelar y se convierten en estrellas de neutrones, algunos de los cuales pueden estar fuertemente magnetizados, conduciendo a destellos y procesos magnéticos en sus superficies, que puede emitir luz de radio. Nuestro estudio encaja con esa imagen y descarta a los progenitores muy jóvenes o muy viejos de los FRB ".

Las observaciones también ayudaron a los investigadores a fortalecer la asociación de los FRB con galaxias formadoras de estrellas. Las observaciones terrestres anteriores de algunas posibles galaxias anfitrionas de FRB no detectaron con tanta claridad la estructura subyacente, como brazos en espiral, en muchos de ellos. Astrónomos por lo tanto, No podía descartar la posibilidad de que los FRB se originen en una galaxia enana que se esconde debajo de una masiva. En el nuevo estudio de Hubble, El cuidadoso procesamiento de imágenes y el análisis de las imágenes permitió a los investigadores descartar galaxias enanas subyacentes, según el coautor Sunil Simha de la Universidad de California, Santa Cruz.

Aunque los resultados del Hubble son emocionantes, los investigadores dicen que necesitan más observaciones para desarrollar una imagen más definitiva de estos enigmáticos destellos y localizar mejor su origen. "Este es un campo tan nuevo y emocionante, ", Dijo Fong." Encontrar estos eventos localizados es una pieza importante del rompecabezas, y una pieza de rompecabezas única en comparación con lo que se ha hecho antes. Esta es una contribución única del Hubble ".

Los resultados del equipo aparecerán en una próxima edición de El diario astrofísico.