Midiendo distancias en el universo con rápidas ráfagas de radio

De vez en cuando se escucha un brillante destello de radio en algún lugar del cielo. Puede durar desde unos pocos milisegundos hasta unos pocos segundos. Aparecen un tanto al azar y todavía no estamos seguros de qué son. Las llamamos ráfagas de radio rápidas (FRB). En este momento, la teoría principal es que son causados por estrellas de neutrones altamente magnéticas conocidas como magnetares. Con observatorios como CHIME ahora podemos ver muchos de ellos, lo que podría brindar a los astrónomos una nueva forma de medir la tasa de expansión cósmica.

La tasa de expansión cósmica se describe mediante el parámetro de Hubble, que podemos medir con un margen de error de unos pocos puntos porcentuales. Desafortunadamente, nuestros diversos métodos de medición son ahora tan precisos que sus incertidumbres no se superponen. Esta contradicción de valores se conoce como tensión de Hubble. Varias reevaluaciones de nuestros métodos han descartado errores sistemáticos, por lo que los astrónomos buscan nuevas formas independientes de medir el parámetro de Hubble, que es donde entra en juego un nuevo estudio.

El artículo, publicado en el servidor de preimpresión arXiv, analiza el uso de FRB como medida del Hubble. Para que la luz de un FRB llegue hasta nosotros, necesita viajar millones de años luz a través del difuso medio intergaláctico e interestelar. Esto hace que la frecuencia de la luz se extienda. La cantidad de dispersión espectral se conoce como Medida de Dispersión (DM), y cuanto mayor es la DM, mayor es la distancia. Entonces conocemos la distancia a los FRB. Pero para medir la expansión cósmica, también necesitamos una segunda medida de distancia, y aquí el artículo propone utilizar lentes gravitacionales.

Si la trayectoria de la luz FRB pasa relativamente cerca de un objeto masivo como una estrella, la luz puede dirigirse gravitacionalmente alrededor del objeto. A partir del ancho de la lente, tenemos una idea de su distancia relativa a la fuente FRB. Cuando la luz FRB pasa del medio intergaláctico al medio interestelar más denso de nuestra galaxia, se produce un efecto de brillo conocido como centelleo, que nos da otra medida de distancia. Un poco de geometría nos permite calcular el parámetro de Hubble.

Basándose en sus cálculos, los autores estiman que una observación FRB con una sola lente les permitiría precisar el parámetro de Hubble con una precisión del 6%. Con 30 o más eventos, deberían poder aumentar su precisión a una fracción de un porcentaje de incertidumbre. Esto lo pondría a la par de otros métodos. Esto debería ser posible con los telescopios FRB actuales y previstos.

Sólo nuevos métodos de observación como este son la única manera de resolver la tensión del Hubble. Con suerte, resolveremos este misterio y tal vez nos indique una comprensión radicalmente nueva de la evolución cósmica.

Con información de arXiv