Esta reproducción artística (no a escala) ilustra la trayectoria de la ráfaga rápida de radio FRB 20220610A, desde la galaxia distante donde se originó hasta la Tierra, situada en uno de los brazos espirales de la Vía Láctea. La galaxia fuente de FRB 20220610A, identificada gracias al Very Large Telescope (VLT) de ESO, parece estar ubicada dentro de un pequeño grupo de galaxias en interacción. Está tan lejos que su luz tardó ocho mil millones de años en llegar a nosotros, lo que convierte a FRB 20220610A en la ráfaga rápida de radio más distante encontrada hasta la fecha.

Detectada la explosión FRB más lejana hasta la fecha

Un equipo internacional ha detectado una remota explosión de ondas de radio cósmicas que ha durado menos de un milisegundo. Esta “ráfaga rápida de radio” (FRB, por sus siglas en inglés, Fast Radio Burst) es la más distante jamás detectada.

Su fuente fue localizada por el Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Europeo Austral (ESO) en una galaxia tan lejana que su luz ha tardado ocho mil millones de años en llegar hasta nosotros.

Esta FRB es también una de las más energéticas jamás observadas: en una pequeña fracción de segundo liberó el equivalente a la emisión total de nuestro Sol durante 30 años.

Ráfaga rápida de radio (FRB)

Una «ráfaga rápida de radio» (FRB) es un pulso de radio transitorio de una duración que oscila entre una fracción de milisegundo y 3 segundos, causado por algún proceso astrofísico de alta energía que aún no se comprende.

Esta animación muestra el origen de las FRB que aparecen y desaparecen sobre la Tierra. Las FRB son ráfagas intensas de ondas de radio que pueden emitir tanta energía como la que emite el sol en tres días, pero en solo milésimas de segundo. Gran parte de estos acontecimientos sigue siendo un misterio.
Esta animación muestra el origen de las FRB que aparecen y desaparecen sobre la Tierra. Las FRB son ráfagas intensas de ondas de radio que pueden emitir tanta energía como la que emite el sol en tres días, pero en solo milésimas de segundo. Gran parte de estos acontecimientos sigue siendo un misterio.

Los astrónomos estiman que el FRB promedio libera tanta energía en un milisegundo como la que emite el Sol en tres días. Sin embargo, la intensidad de la señal que llega a la Tierra se ha descrito como 1.000 veces menor que la de un teléfono móvil en la Luna.

La mayoría de los FRB son extragalácticos, pero el primer FRB de la Vía Láctea fue detectado por el radiotelescopio CHIME en abril de 2020. En junio de 2021, los astrónomos informaron que ya se habían detectado más de 500 FRB procedentes del espacio exterior.

El radiotelescopio ASKAP

El descubrimiento de este estallido, denominado FRB 20220610A, fue realizado en junio del año pasado por el radiotelescopio ASKAP (Australian Square Kilometre Array Pathfinder), situado en Australia, y batió, en un 50 por ciento, el récord de distancia anterior que tenía el equipo.

Radiotelescopio ASKAP, en Australia.
Radiotelescopio ASKAP, en Australia.

«Usando el conjunto de antenas de ASKAP pudimos determinar con precisión de dónde vino el estallido», afirma Stuart Ryder, astrónomo de la Universidad Macquarie (Australia) y coautor principal del estudio publicado hoy en la revista Science.

«Luego utilizamos [el sistema del VLT de ESO], en Chile, para buscar la galaxia originaria, y descubrimos que es más antigua y más lejana que cualquier otra fuente de FRB encontrada hasta la fecha y que probablemente está dentro de un pequeño grupo de galaxias que se están fusionando».

«Pesando» el Universo

El descubrimiento confirma que los FRB se pueden emplear para medir la materia «que falta» entre las galaxias, proporcionando una nueva forma de «pesar» el Universo. Los métodos actuales para estimar la masa del Universo proporcionan respuestas contradictorias y desafían el modelo estándar de la Cosmología.

Los FRB se pueden emplear para medir la materia "que falta" entre las galaxias, proporcionando una nueva forma de "pesar" el Universo.
Los FRB se pueden emplear para medir la materia «que falta» entre las galaxias, proporcionando una nueva forma de «pesar» el Universo.

«Si contamos la cantidad de materia normal que hay en el Universo (los átomos de los que estamos hechos) encontramos que falta más de la mitad de lo que debería haber a día de hoy», declara Ryan Shannon, profesor de la Universidad Tecnológica de Swinburne (Australia), quien también codirigió el estudio.

«Creemos que la materia que falta se esconde en el espacio entre galaxias, pero puede que sea tan caliente y difusa que sea imposible verla usando técnicas normales».

«Las ráfagas rápidas de radio (FRB) detectan este material ionizado. Incluso en un espacio que está casi perfectamente vacío, pueden “ver” todos los electrones, y eso nos permite medir cuánta materia hay entre las galaxias», afirma Shannon.

La relación Macquart

Detectar FRB distantes es clave para medir con precisión la materia “perdida” del Universo, tal y como demostró el fallecido astrónomo australiano Jean-Pierre (“J-P”) Macquart en 2020.

«J-P demostró que cuanto más lejos está una ráfaga rápida de radio (FRB), más gas difuso revela entre las galaxias. Esto ahora se conoce como relación de Macquart. Sin embargo, algunas ráfagas rápidas de radio (FRB) recientes parecieron romper esta relación».

«Nuestras mediciones confirman que la relación Macquart se extiende más allá de la mitad del Universo conocido», afirma Ryder.

«Aunque todavía no sabemos qué causa estas explosiones masivas de energía, el artículo confirma que las ráfagas rápidas de radio (FRB) son eventos comunes en el cosmos y que podremos utilizarlas para detectar materia entre galaxias y comprender mejor la estructura del Universo», declara Shannon.

DM extragaláctico mayor del predicho

Aunque los procesos astrofísicos que causan los FRB no se comprenden completamente, las señales que producen se pueden emplear para inferir información sobre los entornos cósmicos por los que pasan mientras viajan por el Universo, incluida la naturaleza de sus galaxias de origen y la distribución del plasma en el medio intergaláctico.

Estudios anteriores han demostrado que los FRB, localizados en galaxias anfitrionas con diferentes desplazamientos al rojo, exhiben una correlación positiva entre la medida de dispersión (DM) extragaláctica (la densidad de electrones por la que pasó la señal de radio mientras atravesaba el medio intergaláctico) y el desplazamiento al rojo de la galaxia anfitriona, una medida conocida como la relación Macquart.

Diagrama de medida de dispersión (DM) y corrimiento al rojo (z). La línea continua representa la curva de mejor ajuste de 18 FRB localizadas y la línea discontinua representa la relación de Macquart. Los cuadrados representan 8 FRB localizados proporcionados por Macquart et al. (2020), y los 10 círculos son los datos recién agregados.
Diagrama de medida de dispersión (DM) y corrimiento al rojo (z). La línea continua representa la curva de mejor ajuste de 18 FRB localizadas y la línea discontinua representa la relación de Macquart. Los cuadrados representan 8 FRB localizados proporcionados por Macquart et al. (2020), y los 10 círculos son los datos recién agregados.

Sin embargo, esta relación solo se ha medido utilizando galaxias anfitrionas FRB identificadas con corrimientos al rojo cercanos (≤ 0,522). Aquí, Stuart Ryder y sus colegas describen las observaciones de la explosión particularmente luminosa FRB 20220610A y localizan su fuente en una galaxia con una morfología compleja ubicada en un corrimiento al rojo de ~1,01.

Según los hallazgos, el DM extragaláctico de FRB 20220610A es mayor de lo que predice la relación Macquart basada en mediciones anteriores. Esta discrepancia indica el paso a través de plasma magnetizado turbulento adicional, ya sea en el medio interestelar de la galaxia anfitriona o en el medio intergaláctico de primer plano.

Más observatorios a la caza de FRB

El resultado representa el límite de lo que se puede lograr con los telescopios actuales, aunque la comunidad astronómica pronto dispondrá de herramientas para detectar estallidos aún más antiguos y distantes, precisar sus galaxias originarias y medir la materia que falta en el Universo.

SKAO

Actualmente, el Observatorio Square Kilometre Array (SKAO) está construyendo dos radiotelescopios en Sudáfrica y Australia que serán capaces de detectar miles de FRB, incluidos algunos muy distantes que no pueden detectarse con las instalaciones actuales.

El observatorio internacional de radioastronomía SKAO, siglas en inglés de Square Kilometre Array Observatory, es un nuevo organismo intergubernamental que estará dedicado a la construcción y operación, en Sudáfrica y Australia, de los dos radiotelescopios más grandes y complejos concebidos hasta la fecha para estudiar cuestiones clave sobre el Universo.
El observatorio internacional de radioastronomía SKAO, siglas en inglés de Square Kilometre Array Observatory, es un nuevo organismo intergubernamental que estará dedicado a la construcción y operación, en Sudáfrica y Australia, de los dos radiotelescopios más grandes y complejos concebidos hasta la fecha para estudiar cuestiones clave sobre el Universo.

ELT

El Extremely Large Telescope (ELT) de ESO, un telescopio de 39 metros que se está construyendo en el desierto chileno de Atacama, será uno de los pocos telescopios capaces de estudiar las galaxias donde se originan estos estallidos, incluso los que se encuentran más lejos que FRB 20220610A.

El ELT será el telescopio óptico más grande del mundo y permitirá a los científicos sumergirse más profundamente en nuestro universo que nunca. El “ojo en el cielo” de 39 metros del ELT capturará algunas de las imágenes más claras jamás tomadas, con una precisión que alcanzará 16 veces la del Telescopio Espacial Hubble. Ubicado a 3.046 m sobre el nivel del mar, en la cima del Cerro Armazones en Chile, la construcción del ELT ya ha comenzado. Una vez terminado, el ELT desentrañará innumerables misterios del cielo nocturno del hemisferio sur, observando exoplanetas y nebulosas distantes, contemplando el corazón de nuestra Vía Láctea y hasta las primeras galaxias de nuestro Universo. Esta representación 3D del telescopio muestra cómo se verá cuando funcione durante la noche, con sus unidades de estrellas guía láser.
Esta representación 3D del telescopio muestra cómo se verá cuando funcione durante la noche, con sus unidades de estrellas guía láser.

El ELT será el telescopio óptico más grande del mundo y permitirá a los científicos sumergirse más profundamente en nuestro universo que nunca. El “ojo en el cielo” de 39 metros del ELT capturará algunas de las imágenes más claras jamás tomadas, con una precisión que alcanzará 16 veces la del Telescopio Espacial Hubble.

Ubicado a 3.046 m sobre el nivel del mar, en la cima del Cerro Armazones en Chile, la construcción del ELT ya ha comenzado.

Una vez terminado, el ELT desentrañará innumerables misterios del cielo nocturno del hemisferio sur, observando exoplanetas y nebulosas distantes, contemplando el corazón de nuestra Vía Láctea y hasta las primeras galaxias de nuestro Universo.

Fuente: Un equipo de astrónomos detecta la ráfaga rápida de radio más distante hasta la fecha | ESO España

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