Nueva ráfaga de radio rápida encontrada en una zona que no debería tener ninguna fuente

Las ráfagas de radio rápidas fueron un enigma cuando se detectaron por primera vez. Al principio, cada FRB seguía el mismo patrón: una enorme oleada de energía en longitudes de onda de radio que duraba menos de un segundo, y luego el estallido desaparecía para no volver a repetirse. Al principio sospechamos que los FRB podían ser fallos de hardware en nuestros detectores, pero con el tiempo, la recurrencia de los estallidos nos convenció de que eran reales.

Nueva ráfaga de radio rápida encontrada en una zona que no debería tener ninguna fuente

Desde entonces, hemos identificado fuentes de estallidos repetidos y hemos asociado las FRBs con una fuente que produce energía fuera del rango de radio. Esto finalmente nos ayudó a señalar una única fuente: los magnetares, o estrellas de neutrones que tienen campos magnéticos extremadamente intensos.

Ahora, la realidad ha ido y ha lanzado una llave inglesa en esa bonita y simple explicación. Se ha identificado una nueva fuente repetitiva de FRBs, y reside en un lugar donde no esperaríamos encontrar ningún magnetar. Esto no significa que la fuente no sea de un magnetar, pero tenemos que recurrir a algunas explicaciones inusuales para su formación.

Neutrones giratorios

Un magnetar es una forma de estrella de neutrones, que es lo que queda tras el colapso de una estrella lo suficientemente masiva como para generar una supernova pero no lo suficientemente masiva como para formar un agujero negro. A medida que ese remanente se comprime en una sopa de neutrones, la materia de una estrella de neutrones se encoge hasta tener sólo unos 20 kilómetros de diámetro. Ese objeto compacto hereda toda la energía de rotación de su estrella madre, lo que hace que gire a gran velocidad, a menudo favorecida por la adición de materia que cae de su entorno.

En muchos casos, esta rápida rotación da lugar a púlsares, estrellas de neutrones que tienen fuentes de radiación que parecen parpadear rápidamente al ritmo de la rotación de la estrella. En otros, la estrella de neutrones acaba teniendo un intenso campo magnético, lo que la convierte en un magnetar. Las intensas líneas de campo magnético de un magnetar son azotadas por su rotación, creando a menudo interacciones de alta energía con su entorno.

Pero estos fenómenos de alta energía no suelen durar mucho, al menos en términos astronómicos. Todas estas interacciones energéticas con el entorno hacen que la estrella de neutrones pierda energía, frenando su rotación y reduciendo la intensidad de la luz que produce. Por ejemplo, se cree que los magnetares suelen tener una vida del orden de sólo 10.000 años antes de desvanecerse en una existencia más tranquila.

Además, las supernovas que forman los magnetares se producen en estrellas relativamente jóvenes, que suelen tener sólo unos pocos millones de años.

Esta combinación -una muerte estelar temprana y una vida magnetar corta- significa que sólo esperamos ver magnetares en áreas con abundancia de estrellas jóvenes. Las poblaciones estelares más antiguas deberían haber visto formarse y desvanecerse magnetares miles de millones de años antes.

¿De dónde viene eso?

El nuevo trabajo, realizado por un gran equipo internacional, consistió en el seguimiento del descubrimiento de otra fuente FRB repetitiva, llamada FRB 20200120E. Para identificar dónde se encontraba la FRB 20200120E, el equipo recurrió al poder de resolución de la Red Europea de Interferometría de Muy Larga Base, que puede utilizar hasta 22 telescopios repartidos por todo el mundo. El equipo consiguió que suficientes telescopios apuntaran a la fuente repetitiva para obtener imágenes de cinco FRB individuales.

Por la forma en que funcionan los datos de reconstrucción de estos diferentes telescopios, una sola ráfaga no nos dará una localización precisa. En su lugar, se puede identificar un rango de posibles localizaciones. Combinando las localizaciones que son consistentes con cada uno de estos estallidos, los investigadores fueron capaces de proporcionar una localización probable para la fuente FRB.

Esa fuente resultó ser un cúmulo globular de estrellas en la cercana galaxia M81. Basándose en la incertidumbre restante en cuanto a la ubicación de FRB 20200120E y la frecuencia de los cúmulos globulares dentro de M81, el equipo de investigación estima que las probabilidades de que FRB 20200120E no esté en este cúmulo globular son sólo de 1 entre 10.000.

La búsqueda en ese lugar no reveló una fuente persistente de señales de radio. Tampoco aparecieron fuentes de alta energía, según las búsquedas realizadas con telescopios de rayos X y gamma. Por consiguiente, no hay un objeto de alta energía obvio allí.

¿Lo que es viejo es nuevo otra vez?

Esta ubicación es extraña. Los cúmulos globulares destacan por estar formados por poblaciones de estrellas viejas. Es poco probable que haya habido supernovas formadoras de estrellas de neutrones en ellos durante miles de millones de años. Así que eso debería descartar la presencia de un magnetar, ¿verdad?

No del todo. Un puñado de mecanismos podría producir un magnetar sin necesidad de una supernova o mucho después de que ésta se produjera. Estos mecanismos dependen principalmente de una estrella compañera cercana. Si la compañera es una estrella normal, puede alimentar con materia a una estrella enana blanca hasta que la enana colapse en una estrella de neutrones. O bien, varias combinaciones de enanas blancas y estrellas de neutrones pueden fusionarse, produciendo también una estrella de neutrones. Por último, sabemos que una compañera normal puede “hacer girar” una estrella de neutrones previamente tranquila alimentándola con materia.

Cualquiera de estos procesos podría producir un magnetar dentro de una población de estrellas viejas. Qué proceso -si es que alguno de ellos- ha tenido lugar realmente en FRB 20200120E puede ser difícil de dilucidar, dada la aparente ausencia de cualquier actividad no relacionada con las explosiones en el lugar.

En cualquier caso, el hallazgo sugiere que, en caso de que los magnetares sean la fuente de todos los FRB, entonces podríamos esperar verlos en una gama mucho más amplia de entornos de lo que se habría predicho antes de este descubrimiento. Y es posible que no queramos descartar todavía la consideración de fuentes no magnetares.

Nature, 2022. 10.1038/s41586-021-04354-w.

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Alberto Berrios

Alberto Berrios

Escribo sobre productos relacionados con el audio desde pequeños altavoces inalámbricos hasta grandes sistemas Hi-Fi. No comparo estos productos con otros, sino que muestro los puntos fuertes y débiles de cada dispositivo separado. Si quieres saber si un determinado producto merece la pena, ¡consulta una de mis reseñas antes de hacer la compra! Gracias por leer, hasta la próxima.

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