Las ráfagas de radio rápidas (FRB, por sus siglas en inglés) son ráfagas de ondas de radio intensas y de corta duración que se originan más allá de la Vía Láctea y que pueden emitir la misma cantidad de energía en sólo unas pocas milésimas de segundo que la que el Sol tarda tres días en emitir.
Sin embargo, a pesar de su poder y del hecho de que alrededor de 10.000 FRB podrían hacer erupción en el cielo de la Tierra cada día, estas explosiones de ondas de radio siguen siendo un misterio. Uno de los mayores enigmas que rodean a los FRB es por qué la mayoría parpadea una vez y luego desaparece, mientras que una pequeña minoría (menos del 3%) repite el destello. Esto llevó a los científicos a buscar los mecanismos que inician los FRB. Algunos incluso creen que diferentes objetos celestes pueden producir FRB repetidos y no repetidos.
Los científicos de la Universidad de Toronto utilizaron el Experimento Canadiense de Mapeo de la Intensidad del Hidrógeno (CHIME) para centrarse en las propiedades de la luz polarizada asociada con 128 FRB no repetitivos. Esto reveló que los FRB únicos parecen provenir de galaxias distantes que se parecen mucho a nuestra propia Vía Láctea, a diferencia de los entornos extremos que lanzan a sus primos repetidos. Los resultados podrían permitir a los científicos resolver finalmente el persistente enigma celeste de los FRB.
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«Hasta ahora, cuando hemos pensado en los FRB, sólo los hemos mirado de la misma manera que miraríamos una estrella en el cielo, pensando en qué tan brillante es, tal vez determinando qué tan lejos está, cosas así. ”, dijo el autor principal de la investigación, Ayush Pandhi, Ph.D. estudiante del Instituto Dunlap de Astronomía y Astrofísica y del Departamento de Astronomía y Astrofísica David A. Dunlap de la Universidad de Toronto, dijo a Space.com. «Sin embargo, los FRB son especiales porque también emiten luz polarizada, lo que significa que la luz de estas fuentes está orientada completamente en una dirección».
La principal diferencia con esta investigación es que realmente analiza la luz polarizada.
La luz polarizada está formada por ondas orientadas de la misma forma: vertical, horizontal o formando un ángulo entre estas dos direcciones. Los cambios en la polarización podrían explicar el mecanismo que inició la FRB y así revelar cuál fue su origen. La polarización también puede revelar detalles sobre los entornos por los que tuvo que pasar el FRB antes de llegar a nuestros detectores en la Tierra. Este estudio representó el primer examen a gran escala del 97% de FRB no repetitivos en luz polarizada.
Existe un vacío en la investigación sobre los FRB que no se repiten porque es mucho más fácil observarlos porque los astrónomos ya saben dónde ocurrirán, lo que significa que es posible apuntar cualquier radiotelescopio hacia esta parte del cielo y esperar. Con los FRB que no se repiten, los astrónomos deben tener un telescopio que pueda observar una gran parte del cielo a la vez, porque no saben realmente de dónde vendrá la señal.
«Podrían aparecer en cualquier parte del cielo. CHIME es único en ese sentido porque examina una gran parte del cielo al mismo tiempo», dijo Pandhi. “Además, la gente aún no ha observado esta polarización porque es mucho más difícil de detectar sólo a nivel técnico.
«Otros estudios han analizado la polarización de quizás 10 FRB no repetitivos, pero esta es la primera vez que analizamos más de 100. Esto nos permite reconsiderar lo que pensamos sobre los FRB y ver en qué medida los FRB son repetitivos y no -Repetitivos. Los FRB pueden ser diferentes.»
¿Repetir o no repetir?
En 2007, los astrónomos Duncan Lorimer y David Narkevic, que en ese momento era alumno de Lorimer, descubrieron el primer FRB. Esta fue una explosión de energía no repetida que ahora se conoce comúnmente como «explosión de Lorimer». Cinco años después, en 2012, los astrónomos descubrieron la primera FRB repetida: FRB 121102. Luego, gradualmente se fueron revelando otras ráfagas repetidas.
Naturalmente, los astrónomos se preguntan si no habrá un fenómeno diferente detrás de estos dos tipos de FRB. Y, de hecho, el equipo de Pandhi descubrió que los FRB que no se repiten parecen ser un poco diferentes de los FRB que se repiten, porque la mayoría de los primeros parecen provenir de galaxias como nuestra propia Vía Láctea.
Aunque los orígenes de los FRB son un misterio, estas ráfagas de ondas de radio pueden actuar como mensajeros de los entornos por los que pasan en su camino hacia la Tierra. Esta información está codificada en su polarización.
«Si la luz polarizada pasa a través de electrones y campos magnéticos, el ángulo en el que está polarizada gira y podemos medir esta rotación», dijo Pandhi. “Entonces, si un FRB atraviesa más material, girará más. Si pasa por menos, girará menos.
El hecho de que la polarización de los FRB no repetidos sea menor que la de los FRB repetidos indica que los primeros parecen pasar a través de menos materia o campos magnéticos más débiles que los segundos. Pandhi añadió que, si bien las ráfagas repetidas de radiación parecen provenir de entornos más extremos (como los restos de estrellas muertas en explosiones de supernova), sus hermanos no repetidos parecen surgir en entornos ligeramente menos violentos.
«Los FRB que no se repiten tienden a provenir de entornos que tienen campos magnéticos más débiles o menos cosas a su alrededor que los FRB que se repiten», continuó Pandhi. «Así que la repetición de los FRB parece ser un poco más extrema en ese sentido».
¿Son seguras las estrellas de neutrones?
Una de las grandes sorpresas de esta investigación para Pandhi fue que la polarización de los FRB no repetidos parecía descartar a uno de los principales sospechosos detrás de su lanzamiento: estrellas de neutrones o «púlsares» altamente magnetizadas y que giran rápidamente.
«Sabemos cómo funcionan los púlsares y conocemos los tipos de luz polarizada que esperamos ver en un sistema de púlsares. Sorprendentemente, no vemos mucha similitud entre los FRB y la luz de los púlsares», dijo Pandhi. “Si estas cosas provienen del mismo tipo de objeto, uno podría esperar que tuvieran algunas similitudes, pero parece que en realidad son bastante diferentes.
Para determinar qué objetos lanzan FRB, Pandhi cree que ampliar nuestra comprensión de la polarización de estos estallidos de ondas de radio podría ayudar a refinar las predicciones teóricas.
«Si estamos confundidos entre varias teorías diferentes, ahora podemos mirar la luz polarizada y decir: 'Está bien, ¿esto descarta teorías que aún no hemos descartado?'», declaró. «Proporciona otro parámetro, o incluso algunos parámetros adicionales, para ayudarnos a descartar teorías sobre cuáles podrían ser hasta que tengamos una que se mantenga».
Pandhi continuó explicando que este estudio sentó las bases para futuras investigaciones de la FRB; él mismo está trabajando en una manera de separar la polarización de los FRB que ocurren en la Vía Láctea de los que ocurren en otras galaxias y más cercanas a la fuente de su emisión.
Esto debería ayudarnos a comprender mejor los mecanismos detrás del lanzamiento de FRB, pero para Pandhi, es la naturaleza misteriosa de estos estallidos de energía cósmica lo que garantiza que los estudiará durante algún tiempo.
«Quiero decir, ¿qué es más misterioso que las explosiones que ocurren miles de veces al día en todo el cielo y no tienes idea de qué las está causando?» » dijo Pandhi. «Si eres un detective al que le gusta resolver misterios, los FRB son solo un misterio esperando ser resuelto».
La investigación del equipo fue publicada el martes 11 de junio en la Revista de Astrofísica.
