El astrónomo Calvin Leung se entusiasmó el verano pasado al analizar datos de un radiotelescopio recién puesto en servicio para determinar con precisión el origen de las repetidas ráfagas de intensas ondas de radio (las llamadas ráfagas rápidas de radio o FRB, por sus siglas en inglés) que emanan de algún lugar de la constelación septentrional de la Osa Menor.
Leung, beneficiario de una beca postdoctoral Miller en la Universidad de California, Berkeley, espera llegar a comprender los orígenes de estas misteriosas ráfagas y utilizarlas como sondas para rastrear la estructura a gran escala del universo, una clave para su origen y evolución. Había escrito la mayor parte del código informático que le permitió a él y a sus colegas combinar datos de varios telescopios para triangular la posición de una ráfaga con una precisión de un cabello a la distancia del brazo.
La emoción se convirtió en perplejidad cuando sus colaboradores en el Experimento canadiense de cartografía de la intensidad del hidrógeno (CHIME) dirigieron los telescopios ópticos hacia el lugar y descubrieron que la fuente estaba en las lejanas afueras de una galaxia elíptica muerta hace mucho tiempo que, por todos los derechos, no debería contener el tipo de estrella que se cree que produce estas explosiones.
En lugar de encontrar un «magnetar» esperado (una estrella de neutrones altamente magnetizada y giratoria que quedó del colapso del núcleo de una estrella joven y masiva), «ahora la pregunta era: ¿cómo se va a explicar la presencia de un magnetar dentro de esta vieja galaxia muerta?», dijo Leung.
Los remanentes estelares jóvenes que los teóricos creen que producen estas explosiones de ondas de radio de milisegundos deberían haber desaparecido hace mucho tiempo en la galaxia de 11.300 millones de años, ubicada a 2.000 millones de años luz de la Tierra y con un peso de más de 100.000 millones de veces la masa del Sol.
«No sólo es la primera FRB que se encuentra fuera de una galaxia muerta, sino que, comparada con todas las demás FRB, también es la más alejada de la galaxia con la que está asociada. La ubicación de la FRB es sorprendente y plantea preguntas sobre cómo pueden ocurrir eventos tan energéticos en regiones donde no se están formando nuevas estrellas», dijo Vishwangi Shah, estudiante de doctorado en la Universidad McGill en Montreal, Canadá, quien refinó y amplió los cálculos iniciales de Leung sobre la ubicación de la explosión, llamada FRB 20240209A.
Shah es el autor correspondiente de un estudio de la FRB publicado en Astrophysical Journal Letters junto con un segundo artículo de colegas de la Universidad Northwestern en Evanston, Illinois.
Leung, coautor de ambos artículos, es uno de los principales desarrolladores de tres telescopios complementarios, los llamados estabilizadores, del conjunto de radio CHIME original ubicado cerca de Penticton, Columbia Británica. Fue mentor de Shah en McGill mientras Leung era estudiante de doctorado en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y posteriormente obtuvo una beca postdoctoral Einstein en la UC Berkeley antes de su beca Miller.
Nuevo estabilizador CHIME en California
Esta semana se pondrá en funcionamiento un tercer conjunto de radio con estabilizadores en el Observatorio Hat Creek, una instalación en el norte de California que antes era propiedad de la UC Berkeley y que ahora está gestionada por el Instituto SETI en Mountain View. Juntos, los cuatro conjuntos mejorarán enormemente la capacidad de CHIME para localizar con precisión las FRB.
«Cuando se combinan con los tres estabilizadores, deberíamos poder localizar con precisión una FRB al día en su galaxia, lo que es considerable», dijo Leung. «Eso es 20 veces mejor que CHIME, con dos conjuntos de estabilizadores».
Con esta nueva precisión, los telescopios ópticos pueden pivotar para identificar el tipo de grupos de estrellas (cúmulos globulares, galaxias espirales) que producen las ráfagas y, con suerte, identificar la fuente estelar. De las aproximadamente 5.000 fuentes detectadas hasta la fecha (más del 95 % de las cuales fueron detectadas por CHIME), pocas han sido aisladas en una galaxia específica, lo que ha dificultado los esfuerzos para confirmar si los magnetares o cualquier otro tipo de estrella son la fuente.
Como se detalla en el nuevo artículo, Shah promedió muchas ráfagas de la FRB repetitiva para mejorar la precisión de localización proporcionada por el conjunto CHIME y un conjunto de estabilizadores en Columbia Británica. Después de su descubrimiento en febrero de 2024, los astrónomos registraron 21 ráfagas más hasta el 31 de julio. Desde que se presentó el artículo, Shion Andrew en el MIT ha incorporado datos de un segundo estabilizador en el Observatorio Green Bank en Virginia Occidental para confirmar la posición publicada de Shah con 20 veces más precisión.
«Este resultado desafía las teorías existentes que vinculan el origen de las FRB con fenómenos en galaxias de formación estelar», dijo Shah. «La fuente podría estar en un cúmulo globular, una región densa de estrellas viejas y muertas fuera de la galaxia. Si se confirma, FRB 20240209A sería la segunda FRB vinculada a un cúmulo globular».
Sin embargo, señaló que la otra FRB originada en un cúmulo globular estaba asociada con una galaxia viva, no con una antigua elíptica en la que la formación estelar cesó hace miles de millones de años.
«Está claro que todavía hay mucho espacio de descubrimiento emocionante en lo que respecta a las FRB y que sus entornos podrían contener la clave para desvelar sus secretos», dijo Tarraneh Eftekhari, que tiene una beca postdoctoral Einstein en Northwestern y fue la primera autora del segundo artículo.
«CHIME y sus telescopios de apoyo nos permitirán realizar astrometría a un nivel que no pueden igualar el telescopio espacial Hubble o el telescopio espacial James Webb. Dependerá de ellos realizar perforaciones para encontrar la fuente», añadió Leung. «Es un radiotelescopio asombroso».
Con información de The Astrophysical Journal Letters
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