Astrónomos localizan la fuente más cercana de misteriosas ráfagas de radio en el universo

Un grupo de astrónomos se ha sorprendido al descubrir la fuente más cercana de destellos misteriosos llamados ráfagas de radio rápidas (FRB), localizada en la galaxia espiral M81 a 12 millones de años luz. ¿Qué la produce?

Mediciones de precisión con radiotelescopios revelan que los estallidos se producen entre estrellas viejas, y de una manera que nadie esperaba.

Las ráfagas de radio rápidas (FRB) son destellos de luz impredecibles y extremadamente cortos desde el espacio. Los astrónomos han tenido problemas para comprenderlas desde que se descubrieron por primera vez en 2007. Hasta ahora, solo han sido vistos por radiotelescopios.

Cada destello dura solo milésimas de segundo. Sin embargo, cada uno envía tanta energía como la que emite el Sol en un día. Varios cientos de destellos se disparan todos los días y se han visto en todo el cielo. La mayoría se encuentran a grandes distancias de la Tierra, en galaxias a miles de millones de años luz de distancia.

En dos artículos publicados en paralelo esta semana en las revistas Nature y Nature Astronomy, un equipo internacional de astrónomos presenta observaciones que llevan a los científicos un paso más cerca de resolver el misterio, al tiempo que plantean nuevos acertijos. El equipo está dirigido conjuntamente por Franz Kirsten (Chalmers, Suecia y ASTRON, Países Bajos) y Kenzie Nimmo (ASTRON y la Universidad de Amsterdam).

Los científicos se propusieron realizar mediciones de alta precisión de una fuente de ráfaga repetitiva descubierta en enero de 2020 en la constelación de Ursa Major, la Osa Mayor.

"Queríamos buscar pistas sobre los orígenes de las ráfagas. Usando muchos radiotelescopios juntos, sabíamos que podíamos identificar la ubicación de la fuente en el cielo con extrema precisión. Eso da la oportunidad de ver cómo se ve el vecindario local de una ráfaga de radio rápida", dice Franz Kirsten en un comunicado.

Para estudiar la fuente con la mayor resolución y sensibilidad posible, los científicos combinaron mediciones de telescopios en la red europea VLBI (EVN). Al combinar datos de 12 antenas parabólicas repartidas por medio mundo, Suecia, Letonia, Países Bajos, Rusia, Alemania, Polonia, Italia y China, pudieron averiguar exactamente de qué parte del cielo provenían.

Las mediciones de EVN se complementaron con datos de varios otros telescopios, entre ellos el Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) en Nuevo México, EE.UU.

Cuando analizaron sus medidas, los astrónomos descubrieron que los repetidos destellos de radio provenían de algún lugar que nadie esperaba. Rastrearon los estallidos hasta las afueras de la cercana galaxia espiral Messier 81 (M 81), a unos 12 millones de años luz de distancia. Eso hace que esta sea la detección más cercana a una fuente de ráfagas de radio rápidas.

Había otra sorpresa. La ubicación coincidía exactamente con un denso cúmulo de estrellas muy antiguas, conocido como cúmulo globular.

"Es sorprendente encontrar ráfagas de radio rápidas de un cúmulo globular. Este es un lugar en el espacio donde solo encuentras estrellas viejas. Más lejos en el universo, se han encontrado ráfagas de radio rápidas en lugares donde las estrellas son mucho más jóvenes. Esto tenía que ser otra cosa", dice Kenzie Nimmo.

Se han encontrado muchas ráfagas de radio rápidas rodeadas de estrellas jóvenes y masivas, mucho más grandes que el Sol. En esos lugares, las explosiones de estrellas son comunes y dejan restos altamente magnetizados. Los científicos han llegado a creer que se pueden crear ráfagas de radio rápidas en objetos conocidos como magnetares. Los magnetares son los restos extremadamente densos de estrellas que han explotado. Y son los imanes conocidos más poderosos del universo.

"Esperamos que los magnetares sean brillantes y nuevas, y definitivamente no estén rodeadas de viejas estrellas. Entonces, si lo que estamos viendo aquí es realmente un magnetar, entonces no puede haberse formado a partir de la explosión de una estrella joven. Tiene que haber otra manera", dice el miembro del equipo Jason Hessels, Universidad de Ámsterdam y ASTRON.

Los científicos creen que la fuente de los destellos de radio es algo que se había predicho, pero nunca antes visto: un magnetar que se formó cuando una enana blanca se volvió lo suficientemente masiva como para colapsar por su propio peso.

Buscando más pistas al ampliar sus datos, los astrónomos encontraron otra sorpresa. Algunos de los destellos fueron incluso más cortos de lo que esperaban.

"Los destellos parpadearon en brillo en tan solo unas pocas decenas de nanosegundos. Eso nos dice que deben provenir de un pequeño volumen en el espacio, más pequeño que un campo de fútbol y quizás de solo decenas de metros de ancho", dice Kenzie Nimmo.

De manera similar, se han visto señales ultrarrápidas de uno de los objetos más famosos del cielo, el púlsar Cangrejo. Es un remanente diminuto y denso de una explosión de supernova que se vio desde la Tierra en 1054 CE en la constelación de Tauro, el Toro. Tanto los magnetares como los púlsares son diferentes tipos de estrellas de neutrones: objetos súper densos con la masa del Sol en un volumen del tamaño de una ciudad y con fuertes campos magnéticos.

"Algunas de las señales que medimos son cortas y extremadamente poderosas, de la misma manera que algunas señales del púlsar Cangrejo. Eso sugiere que, de hecho, estamos viendo un magnetar, pero en un lugar donde no se han encontrado magnetares antes", dice Kenzie Nimmo.

Las observaciones futuras de este sistema y otros ayudarán a determinar si la fuente es realmente un magnetar inusual o algo más, como un púlsar inusual o un agujero negro y una estrella densa en una órbita cercana.

"Estas ráfagas rápidas de radio parecen estar brindándonos una visión nueva e inesperada de cómo viven y mueren las estrellas. Si eso es cierto, podrían, como las supernovas, tener cosas que decirnos sobre las estrellas y sus vidas en todo el universo", dice Franz Kirsten.