Las ráfagas de radio rápidas (FRB) representan las explosiones de radio más intensas del universo. Desde el primer descubrimiento en 2007, los FRB han atraído una atención significativa, que culminó con el Premio Shaw de Astronomía de 2023. Con un origen aún desconocido, estas explosiones cósmicas extremas se encuentran entre los fenómenos más enigmáticos tanto de la astronomía como de la física.
La causalidad dicta que las fuentes de FRB deben ser más pequeñas que c·dt en tamaño, donde c es la velocidad de la luz y dt es la duración de los eventos. Para una explosión típica de 1 milisegundo, esto implica una región menor a 300 kilómetros, lo que implica que objetos compactos como estrellas de neutrones o agujeros negros sean los motores de los FRB.
Se ha observado un giro rápido en la mayoría de los objetos compactos, lo que da lugar a la expectativa de periodicidad en las ráfagas repetidas de los FRB. Sin embargo, todas las búsquedas exhaustivas de periodicidad desde escalas de milisegundos a segundos han fracasado, lo que ha provocado una reevaluación de los mecanismos de emisión de FRB.
Un equipo dirigido por el profesor Di Li de los Observatorios Astronómicos Nacionales de la Academia de Ciencias de China ha introducido un enfoque novedoso para caracterizar el comportamiento de los FRB en el espacio de fase bivariante tiempo-energía. Al cuantificar la aleatoriedad y el caos utilizando el "índice Pincus" generalizado y el "exponente de Lyapunov", respectivamente, logran ubicar los FRB en el contexto de otros eventos físicos comunes como púlsares, terremotos y erupciones solares.
Tanto la aleatoriedad como el caos causan imprevisibilidad, pero son distintos. La imprevisibilidad de una secuencia aleatoria permanece constante a lo largo del tiempo:si se tira un dado, el resultado de cada tirada no guarda relación con la anterior. En los sistemas caóticos, la imprevisibilidad aumenta exponencialmente con el tiempo. Por ejemplo, cualquiera puede predecir el tiempo en los próximos segundos mirando hacia arriba y a su alrededor, pero sigue siendo un desafío para la humanidad predecir con precisión el tiempo a largo plazo.
El equipo descubrió que los FRB deambulan por el espacio de la fase de energía-tiempo, con un menor nivel de caos pero un mayor grado de aleatoriedad que los de los terremotos y las erupciones solares. La pronunciada aleatoriedad de las emisiones de FRB sugiere una combinación de múltiples mecanismos o ubicaciones de emisión. Este estudio establece un nuevo marco para la cuantificación de los FRB y nos acerca a revelar finalmente el origen de estas violentas explosiones cósmicas.
La investigación se publica en la revista Science Bulletin. .
Más información: Yong-Kun Zhang et al, El tiempo de llegada y la energía de los FRB atraviesan el espacio bivariado tiempo-energía como un movimiento browniano, Science Bulletin (2024). DOI:10.1016/j.scib.2024.02.010
Proporcionado por Science China Press
