Destellos cósmicos señalados en una ubicación sorprendente en el espacio


Los astrónomos se han sorprendido por la fuente más cercana de destellos misteriosos en el cielo llamados ráfagas de radio rápidas. Mediciones de precisión con radiotelescopios revelan que los estallidos se producen entre estrellas viejas, y de una manera que nadie esperaba. La fuente de los destellos, en la cercana galaxia espiral M 81, es la más cercana de su tipo a la Tierra.

Fig. 1: Fuente de misteriosas señales de radio: impresión artística de un estallido de radio que se origina en un cúmulo globular, un sistema de estrellas antiguas cerca de la galaxia espiral Messier 81 (M81). Crédito: Daniëlle Futselaar/ASTRON (artsource.nl)

Los hallazgos de un equipo internacional de científicos que incluye a Ramesh Karuppusamy y Uwe Bach, ambos del Instituto Max Planck de Radioastronomía en Bonn, Alemania, se publican en dos artículos en Nature y Nature Astronomy esta semana.

Las ráfagas de radio rápidas son destellos de luz impredecibles y extremadamente cortos desde el espacio. Los astrónomos han tenido problemas para comprenderlos desde que se descubrieron por primera vez en 2007. Hasta ahora, solo han sido vistos por radiotelescopios.

Cada destello dura solo milésimas de segundo. Sin embargo, cada uno envía tanta energía como la que emite el Sol en un día. Varios cientos de destellos se disparan todos los días y se han visto en todo el cielo. La mayoría se encuentran a grandes distancias de la Tierra, en galaxias a miles de millones de años luz de distancia.

En los dos documentos, un equipo internacional de astrónomos presenta observaciones que llevan a los científicos un paso más cerca de resolver el misterio, al mismo tiempo que plantean nuevos rompecabezas. El equipo está dirigido conjuntamente por Franz Kirsten (Chalmers, Suecia y ASTRON, Países Bajos) y Kenzie Nimmo (ASTRON y la Universidad de Amsterdam).

Los científicos se propusieron realizar mediciones de alta precisión de una fuente de ráfaga repetitiva descubierta en enero de 2020 en la constelación de Ursa Major, la Osa Mayor.

«Queríamos buscar pistas sobre los orígenes de las ráfagas. Usando muchos radiotelescopios juntos, sabíamos que podíamos identificar la ubicación de la fuente en el cielo con extrema precisión. Eso brinda la oportunidad de ver cómo se ve el vecindario local de una ráfaga de radio rápida. como», dice Franz Kirsten.

Ubicación cercana pero sorprendente

Cuando analizaron sus medidas, los astrónomos descubrieron que los repetidos destellos de radio provenían de algún lugar que nadie esperaba.

Rastrearon los estallidos hasta las afueras de la cercana galaxia espiral Messier 81 (M 81), a unos 12 millones de años luz de distancia. Eso hace que esta sea la detección más cercana a una fuente de ráfagas de radio rápidas.

Fig. 2: Effelsberg Radio Observatory con el radiotelescopio de 100 m de MPIfR. El telescopio se utilizó simultáneamente para observaciones de púlsares con el sistema de registro de datos PSRIX y observaciones VLBI dentro de la red EVN de radiotelescopios. Crédito: Norbert Tacken/MPIfR

Había otra sorpresa en la tienda. La ubicación coincidía exactamente con un denso cúmulo de estrellas muy antiguas, conocido como cúmulo globular.

«Es increíble encontrar ráfagas de radio rápidas en un cúmulo globular. Este es un lugar en el espacio donde solo se encuentran estrellas viejas. Más lejos en el universo, se han encontrado ráfagas de radio rápidas en lugares donde las estrellas son mucho más jóvenes», dice Kenzie Nimmo. .

«Si bien la similitud del estallido con la emisión de algunos púlsares en nuestra galaxia nos coloca en un terreno familiar, destaca que los progenitores de FRB pueden ser bastante diversos. Esto ciertamente motiva la localización y caracterización de más estallidos de radio de este tipo», agrega Ramesh Karuppusamy. (Instituto Max Planck de Radioastronomía, MPIfR), coautor del artículo.

Se han encontrado muchas ráfagas de radio rápidas rodeadas de estrellas jóvenes y masivas, mucho más grandes que el Sol. En esos lugares, las explosiones de estrellas son comunes y dejan restos altamente magnetizados.

Los científicos han llegado a creer que se pueden crear ráfagas de radio rápidas en objetos conocidos como magnetares. Los magnetares son los restos extremadamente densos de estrellas que han explotado. Y son los imanes conocidos más poderosos del universo.

«Esperamos que las magnetares sean brillantes y nuevas, y definitivamente no estén rodeadas de estrellas viejas. Entonces, si lo que estamos viendo aquí realmente es una magnetar, entonces no puede haberse formado a partir de la explosión de una estrella joven. Tiene que haber otra manera», dice el miembro del equipo Jason Hessels, Universidad de Amsterdam y ASTRON.

Los científicos creen que la fuente de los destellos de radio es algo que se había predicho, pero nunca antes visto: un magnetar que se formó cuando una enana blanca se volvió lo suficientemente masiva como para colapsar por su propio peso.

«Suceden cosas extrañas en la vida multimillonaria de un cúmulo apretado de estrellas. Aquí creemos que estamos viendo una estrella con una historia inusual», dice Franz Kirsten.

Con el tiempo, las estrellas ordinarias como el Sol envejecen y se transforman en objetos pequeños, densos y brillantes llamados enanas blancas. Muchas estrellas del cúmulo viven juntas en sistemas binarios. De las decenas de miles de estrellas en el cúmulo, algunas se acercan lo suficiente como para que una estrella recolecte material de la otra.

«Eso puede conducir a un escenario conocido como colapso inducido por acreción», explica Kirsten.

«Si una de las enanas blancas puede captar suficiente masa extra de su compañera, puede convertirse en una estrella aún más densa, conocida como estrella de neutrones. Eso es algo raro, pero en un cúmulo de estrellas antiguas, es la forma más sencilla de hacer ráfagas de radio rápidas», dice el miembro del equipo Mohit Bhardwaj, Universidad McGill, Canadá.

Más rápido de la historia

Buscando más pistas al ampliar sus datos, los astrónomos encontraron otra sorpresa. Algunos de los destellos fueron incluso más cortos de lo que esperaban.

«Los destellos parpadearon en brillo en tan solo unas pocas decenas de nanosegundos. Eso nos dice que deben provenir de un pequeño volumen en el espacio, más pequeño que una cancha de fútbol y quizás de solo decenas de metros de ancho», dice Kenzie Nimmo.

De manera similar, se han visto señales ultrarrápidas de uno de los objetos más famosos del cielo, el púlsar Cangrejo. Es un remanente diminuto y denso de una explosión de supernova que se vio desde la Tierra en 1054 CE en la constelación de Tauro, el Toro. Tanto los magnetares como los púlsares son diferentes tipos de estrellas de neutrones: objetos súper densos con la masa del Sol en un volumen del tamaño de una ciudad y con fuertes campos magnéticos.

«Algunas de las señales que medimos son cortas y extremadamente poderosas, de la misma manera que algunas señales del púlsar del Cangrejo. Eso sugiere que de hecho estamos viendo un magnetar, pero en un lugar donde no se han encontrado magnetares antes». dice Kenzie Nimmo.

Las observaciones futuras de este sistema y otros ayudarán a determinar si la fuente es realmente un magnetar inusual o algo más, como un púlsar inusual o un agujero negro y una estrella densa en una órbita cercana.

«Estas ráfagas rápidas de radio parecen estar brindándonos una visión nueva e inesperada de cómo viven y mueren las estrellas. Si eso es cierto, podrían, como las supernovas, tener cosas que decirnos sobre las estrellas y sus vidas en todo el universo», dice Franz Kirsten. .

Información adicional

Para estudiar la fuente con la mayor resolución y sensibilidad posible, los científicos combinaron mediciones de telescopios en la red europea VLBI (EVN). Al combinar datos de 12 antenas parabólicas repartidas por medio mundo, Suecia, Letonia, Países Bajos, Rusia, Alemania, Polonia, Italia y China, pudieron averiguar exactamente de qué parte del cielo provenían.

El radiotelescopio de 100 m de MPIfR, el telescopio de plato único más sensible de Europa, se utilizó de dos maneras, dentro de la red EVN y también para proporcionar datos de púlsares en alta resolución de tiempo con el sistema de registro de datos PSRIX.

«Siempre estoy satisfecho cuando los datos de Effelsberg contribuyen a un resultado tan bueno. Especialmente para las observaciones de VLBI de señales débiles, la participación del telescopio de 100 m puede ser crucial», dice Uwe Bach, de MPIfR, coautor y responsable de VLBI. experto en el observatorio de radio Effelsberg.

Las mediciones de EVN se complementaron con datos de varios otros telescopios, entre ellos el Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) en Nuevo México, EE. UU.

Deja una respuesta

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Salir /  Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Salir /  Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Salir /  Cambiar )

Conectando a %s

Este sitio usa Akismet para reducir el spam. Aprende cómo se procesan los datos de tus comentarios.