Más de 15 años después del descubrimiento de las ráfagas de radio rápidas (FRB), explosiones cósmicas de radiación electromagnética en el espacio profundo de milisegundos de duración, los astrónomos de todo el mundo han estado peinando el universo para descubrir pistas sobre cómo y por qué se forman.
Casi todos los FRB identificados se han originado en el espacio profundo fuera de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Eso es hasta abril de 2020, cuando se detectó el primer FRB galáctico, llamado FRB 20200428. Esta FRB fue producida por un magnetar (SGR J1935+2154), una estrella de neutrones densa del tamaño de una ciudad con un campo magnético increíblemente poderoso.
Este descubrimiento innovador llevó a algunos a creer que las FRB identificadas a distancias cosmológicas fuera de nuestra galaxia también pueden ser producidas por magnetares. Sin embargo, la prueba irrefutable para tal escenario, un período de rotación debido al giro del magnetar, hasta ahora ha escapado a la detección. Una nueva investigación sobre SGR J1935+2154 arroja luz sobre esta curiosa discrepancia.
En la edición del 28 de julio de la revista Science Advances, un equipo internacional de científicos, incluido el astrofísico de la UNLV Bing Zhang, informa sobre el seguimiento continuo de SGR J1935+2154 después de la FRB de abril de 2020 y el descubrimiento de otro fenómeno cosmológico conocido como radio púlsar. fase cinco meses después.
Desentrañando un enigma cosmológico
Para ayudarlos en su búsqueda de respuestas, los astrónomos confían en parte en poderosos radiotelescopios como el enorme radiotelescopio esférico de apertura de quinientos metros (FAST) en China para rastrear FRB y otras actividades en el espacio profundo. Usando FAST, los astrónomos observaron que FRB 20200428 y la fase púlsar posterior se originaron en diferentes regiones dentro del alcance del magnetar, lo que sugiere diferentes orígenes.
“FAST detectó 795 pulsos en 16,5 horas durante 13 días desde la fuente”, dijo Weiwei Zhu, autor principal del artículo del Observatorio Astronómico Nacional de China (NAOC). “Estos pulsos muestran diferentes propiedades de observación de los estallidos observados desde la fuente”.
Esta dicotomía en los modos de emisión de la región de una magnetosfera ayuda a los astrónomos a comprender cómo y dónde ocurren las FRB y los fenómenos relacionados dentro de nuestra galaxia y quizás también aquellos a distancias cosmológicas más lejanas.
Los pulsos de radio son explosiones electromagnéticas cósmicas, similares a los FRB, pero normalmente emiten un brillo de aproximadamente 10 órdenes de magnitud menos que un FRB. Por lo general, los pulsos no se observan en los magnetares, sino en otras estrellas de neutrones en rotación conocidas como púlsares. Según Zhang, autor correspondiente del artículo y director del Centro de Astrofísica de Nevada, la mayoría de los magnetares no emiten pulsos de radio la mayor parte del tiempo, probablemente debido a sus campos magnéticos extremadamente fuertes. Pero, como fue el caso de SGR J1935+2154, algunos de ellos se convierten en púlsares de radio temporales después de algunas actividades de explosión.
Otro rasgo que hace que las ráfagas y los pulsos sean diferentes son sus “fases” de emisión, es decir, la ventana de tiempo en la que se emite la emisión de radio en cada período de emisión.
“Al igual que los pulsos en los púlsares de radio, los pulsos del magnetar se emiten dentro de una ventana de fase estrecha dentro del período”, dijo Zhang. “Este es el conocido efecto ‘faro’, es decir, el haz de emisión barre la línea de visión una vez por período y solo durante un breve intervalo de tiempo en cada período. Entonces se puede observar la emisión de radio pulsada”.
Zhang dijo que el FRB de abril de 2020, y varios estallidos menos energéticos posteriores, se emitieron en fases aleatorias que no estaban dentro de la ventana de pulso identificada en la fase púlsar.
“Esto sugiere fuertemente que los pulsos y las ráfagas se originan en diferentes lugares dentro de la magnetosfera del magnetar, lo que sugiere posiblemente diferentes mecanismos de emisión entre pulsos y ráfagas”, dijo.
Implicaciones para los FRB cosmológicos
Una observación tan detallada de una fuente galáctica de FRB arroja luz sobre las misteriosas FRB que prevalecen a distancias cosmológicas.
Se ha observado que se repiten muchas fuentes de FRB cosmológicas, las que ocurren fuera de nuestra galaxia. En algunos casos, FAST ha detectado miles de ráfagas repetidas de unas pocas fuentes. En el pasado, se han llevado a cabo búsquedas profundas de periodicidad a nivel de segundos usando estas ráfagas y hasta ahora no se ha descubierto ningún período.
Según Zhang, esto arroja dudas sobre la idea popular de que los FRB repetidos estaban alimentados por magnetares en el pasado.
“Nuestro descubrimiento de que las ráfagas tienden a generarse en fases aleatorias proporciona una interpretación natural de la falta de detección de la periodicidad de los FRB repetidos”, dijo. “Por razones desconocidas, las ráfagas tienden a emitirse en todas las direcciones desde un magnetar, lo que hace imposible identificar los períodos de las fuentes FRB”.
Con información de Science
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