15 Oct Webb aporta pistas sobre el origen de las ráfagas rápidas de radio
Un grupo de astrónomos ha utilizado el telescopio espacial James Webb para identificar la galaxia anfitriona de la ráfaga rápida de radio más distante observada hasta la fecha.
Este hallazgo aporta pistas sobre el tipo de fenómeno energético que produce estas ráfagas.
Ráfagas rápidas de radio (FRB)
Descubiertas por primera vez en 2007, las ráfagas rápidas de radio son destellos enigmáticos de emisión de radio que duran milisegundos y proceden del Universo distante.
Su origen sigue siendo incierto, sobre todo porque la mayoría se observa una sola vez y nunca vuelve a detectarse.
¿Qué fenómeno misterioso puede generar un estallido de ondas de radio de apenas unos milisegundos, tan potente que podemos detectarlo desde miles de millones de años luz?
El origen de estos eventos, conocidos como ráfagas rápidas de radio (FRB, por sus siglas en inglés), sigue siendo incierto.
Posiblemente un Magnetar
Una FRB descubierta recientemente aporta una pista. Es la más distante hallada hasta la fecha y su galaxia anfitriona resulta ser sorprendentemente pequeña y joven.
Esto sugiere que transcurre poco tiempo entre la formación de estrellas en una galaxia y el momento en que esta puede generar una FRB.
A su vez, indica que probablemente estas ráfagas son causadas por estrellas de neutrones jóvenes llamadas magnetares.
Solo el telescopio espacial James Webb pudo detectar y caracterizar la galaxia anfitriona, determinando tanto su distancia como su tamaño.
«Lo interesante de las ráfagas rápidas de radio es que no sabemos qué las genera. Tenemos teorías sobre qué objetos podrían producirlas, pero no contamos con pruebas concluyentes», dice Manisha Caleb, de la Universidad de Sídney, Australia.
Una atípica galaxia anfitriona
El equipo MeerTRAP utilizó el telescopio MeerKAT para detectar la ráfaga el 4 de marzo de 2024, que recibió la designación FRB 20240304B.
Los datos de radio sugerían que estaba extremadamente lejos, quizá más que cualquier otra FRB observada hasta entonces. Sin embargo, para confirmar esa distancia, los astrónomos debían estudiar su galaxia anfitriona.
Aunque conocían con gran precisión la ubicación de la FRB, los telescopios terrestres más grandes del mundo no lograban ver ninguna galaxia en esa zona del cielo. Por ello, el equipo recurrió al telescopio Webb.
El instrumento NIRCam del Webb (cámara de infrarrojo cercano) detectó una galaxia en la ubicación adecuada, y su instrumento NIRSpec (espectrógrafo de infrarrojo cercano) permitió medir con precisión el corrimiento al rojo de la galaxia: 2,148.
Este corrimiento al rojo corresponde a una época situada apenas 3.000 millones de años después del Big Bang.
La gran mayoría de las FRB detectadas hasta la fecha ocurrieron miles de millones de años más tarde en la historia cósmica.
El equipo descubrió que la galaxia anfitriona de FRB 20240304B no era típica de las galaxias asociadas con otras FRB. La mayoría son galaxias masivas donde se forman estrellas, pero la que encontraron tenía una masa mil veces menor de lo que esperaban.
«Pensábamos que sería una galaxia grande y bien formada, con muchas estrellas, pero resultó ser una pequeña galaxia enana, aunque estaba formando estrellas activamente», dice Caleb.
«La galaxia anfitriona destaca entre todas las galaxias de nuestra muestra. Sin duda, no era lo que esperábamos», dice Ben Stappers, de la Universidad de Mánchester, Reino Unido. «Es muy emocionante combinar el proyecto MeerTRAP, con el telescopio MeerKAT, para descubrir y localizar estas ráfagas distantes, y Webb para estudiar sus galaxias anfitrionas».
Dos teorías sobre el origen de las FRB
La galaxia existía en el apogeo del «mediodía cósmico», un período de la historia del Universo en que la formación de estrellas alcanzó su punto máximo.
La tasa de formación estelar de la galaxia sugiere que la mayoría de sus estrellas podrían haberse formado en apenas 30 millones de años. Esto tiene importantes implicaciones para el origen de las ráfagas rápidas de radio.
Fusión de estrellas de neutrones
Según una teoría, las FRB podrían originarse en la fusión de dos estrellas de neutrones. Sin embargo, se espera que el proceso por el cual dos estrellas de neutrones orbitan y se acercan gradualmente hasta colisionar tarde miles de millones de años.
Por ello, cabría esperar que estas señales estuvieran asociadas con galaxias más antiguas, que contienen poblaciones estelares más evolucionadas.
Magnetares
Una segunda teoría propone que una FRB puede originarse en una sola estrella de neutrones joven y con un campo magnético intenso, llamada magnetar, mediante un mecanismo como los terremotos estelares.
En ese caso, cuando una estrella masiva explota como supernova y deja atrás un magnetar, podría producirse una FRB relativamente pronto, sin un largo intervalo de tiempo.
Por tanto, también cabría esperar encontrar ráfagas rápidas de radio en galaxias jóvenes, como la galaxia anfitriona de FRB 20240304B.
«Nuestro trabajo sugiere que es muy poco probable que esta FRB se haya producido por una fusión», dice Caleb.
«Nuestros resultados también demuestran la extraordinaria capacidad del Webb para ampliar los límites de lo que era posible hasta ahora», dice Themiya Nanayakkara, de la Universidad de Sídney, Australia.
Una linterna cósmica
Además de establecer un récord, esta nueva FRB ha permitido al equipo aprender más sobre los miles de millones de años luz de espacio aparentemente vacío que separan la ráfaga de la Tierra.
«Una ráfaga rápida de radio es casi como una linterna cósmica. Ilumina todo a lo largo de su recorrido, llevando la huella de todo lo que atraviesa, así que podemos usarla para rastrear la “red cósmica”: la materia y las estructuras que, de otro modo, serían invisibles y que encuentra en el camino», dice J. Xavier Prochaska, de la Universidad de California en Santa Cruz, Estados Unidos.
El equipo encontró en la señal de la FRB la huella de dos estructuras cósmicas: un cúmulo de galaxias hasta entonces desconocido, con un corrimiento al rojo de 0,3 —a unos 3.500 millones de años luz de la Tierra—, y el cercano cúmulo de Virgo, situado a unos 54 millones de años luz de la Tierra.
En el futuro, el equipo espera descubrir más FRB distantes: El telescopio MeerKAT podría detectar y localizar varias por año con un corrimiento al rojo superior a 1,0, lo que significa que existieron cuando el Universo había recorrido más de la mitad de su historia desde sus comienzos.
A medida que entren en funcionamiento nuevas instalaciones e instrumentos de radioastronomía, el ritmo de descubrimientos podría aumentar.
El telescopio Webb será esencial para caracterizar las galaxias anfitrionas de estas ráfagas rápidas de radio.
fuente: Webb measures distance to farthest fast radio burst, suggesting origin
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