Descubren una nueva misteriosa señal repetitiva procedente de una galaxia enana

Un equipo de astrónomos ha localizado e identificado una nueva ráfaga de radio rápida repetitiva procedente de una galaxia enana. 

Algunas características de esta fuente de radiación electromagnética son similares a la primera ráfaga de radio rápida repetitiva que se encuentra, pero también se destaca de otras fuentes en términos de las propiedades sugeridas del entorno anfitrión. 

El descubrimiento, que se publica este miércoles en la revista Nature, puede tener implicaciones en la forma en que se utilizan las ráfagas de radio rápidas para estudiar el Universo.

Señales entre galaxias

Las ráfagas rápidas de radio (FRB, por sus siglas en inglés) son pulsos de radiación electromagnética de radiofrecuencia, descubiertas por primera vez en 2007. Se utilizan para sondear el contenido del medio intergaláctico (el espacio entre las galaxias). Sin embargo, las diferencias en las observaciones de estos estallidos pueden afectar su uso como herramientas para estudiar el medio intergaláctico. 

Además, también puede significar que las distancias deducidas usando la medida de dispersión pueden no ser precisas. Por ejemplo, generalmente se piensa que la medida en que las galaxias anfitrionas afectan la dispersión de ráfagas de radio rápidas (la medida de dispersión) es pequeña, pero ha habido al menos un ejemplo en el que no parece ser el caso.

Excepción a la regla

Las observaciones reportadas ahora por Di Li y su equipo se suman a esta excepción a la regla. Describen una ráfaga de radio rápida repetitiva, FRB 20190520B, e identifican su galaxia anfitriona (J160204.31−111718.5). La galaxia se encuentra en un corrimiento al rojo de z = 0,241, lo que corresponde a una distancia de luminosidad de 1.218 megaparsecs. 

FRB 20190520B es similar a la primera fuente de ráfagas de radio rápida repetitiva conocida, FRB 121102, en que está alojada en una galaxia enana y tiene una fuente de radio persistente y compacta asociada. 

Las observaciones con el VLA en 2020 identificaron la ubicación del objeto, y eso permitió que las observaciones de luz visible con el telescopio Subaru en Hawái mostraran que se encuentra en las afueras de una galaxia enana a casi 3 mil millones de años luz de la Tierra. Las observaciones del VLA también encontraron que el objeto emite constantemente ondas de radio más débiles entre ráfagas.

"Ahora tenemos dos como este, y eso plantea algunas preguntas importantes"

"Estas características hacen que este se parezca mucho al primer FRB cuya posición fue determinada, también por el VLA, en 2016", asegura Casey Law, investigador de Caltech y coautor del estudio. "Ahora tenemos dos como este, y eso plantea algunas preguntas importantes".

Las diferencias entre FRB 190520 y FRB 121102 y todos los demás fortalecen la posibilidad sugerida anteriormente de que puede haber dos tipos diferentes de FRB. 

¿Estrellas superdensas o magnetares?

"¿Son los que repiten diferentes de los que no lo hacen? ¿Qué pasa con la emisión de radio persistente? ¿Es eso común?", se pregunta Kshitij Aggarwal, estudiante de posgrado de la Universidad de West Virginia (WVU).

Los astrónomos sugieren que puede haber dos mecanismos diferentes que producen FRB o que los objetos que los producen pueden actuar de manera diferente en diferentes etapas de su evolución. Los principales candidatos para las fuentes de FRB son las estrellas de neutrones superdensas que quedan después de que una estrella masiva explota como supernova, o las estrellas de neutrones con campos magnéticos ultrafuertes, llamadas magnetares.

 Los principales candidatos para las fuentes de FRB son las estrellas de neutrones superdensas o un tipo de estrellas de neutrones llamadas magnetares

Una característica de FRB 190520 pone en duda la utilidad de los FRB como herramientas para estudiar el material entre ellos y la Tierra. Los astrónomos a menudo analizan los efectos del material intermedio en las ondas de radio emitidas por objetos distantes para aprender sobre ese material tenue en sí. Uno de esos efectos ocurre cuando las ondas de radio pasan a través del espacio que contiene electrones libres. En ese caso, las ondas de mayor frecuencia viajan más rápido que las ondas de menor frecuencia.

Este efecto, llamado dispersión, puede medirse para determinar la densidad de electrones en el espacio entre el objeto y la Tierra o, si se conoce o supone la densidad de electrones, proporcionar una estimación aproximada de la distancia al objeto. El efecto a menudo se usa para hacer estimaciones de distancia a los púlsares.

Eso no funcionó para FRB 190520. Una medición independiente de la distancia basada en el desplazamiento Doppler de la luz de la galaxia causado por la expansión del Universo colocó a la galaxia a casi 3 mil millones de años luz de la Tierra. Sin embargo, la señal del estallido muestra una cantidad de dispersión que normalmente indicaría una distancia de aproximadamente 8 a 9.500 millones de años luz.

Es decir, la medida de dispersión estimada de su galaxia anfitriona es casi un orden de magnitud mayor que el promedio de las galaxias anfitrionas de ráfagas de radio rápidas. "Esto significa que hay mucho material cerca del FRB que confundiría cualquier intento de usarlo para medir el gas entre galaxias", afirma Aggarwal. "Si ese es el caso con otros, entonces no podemos contar con el uso de FRB como varas de medir cósmicas", añade.

¿Un recién nacido?

Los astrónomos especularon que FRB 190520 podría ser un "recién nacido", todavía rodeado de material denso expulsado por la explosión de la supernova que dejó atrás a la estrella de neutrones. A medida que ese material finalmente se disipa, la dispersión de las señales de ráfaga también disminuiría. En el escenario del "recién nacido", dijeron, las ráfagas repetitivas también podrían ser una característica de los FRB más jóvenes y disminuir con la edad.

Los astrónomos especularon que FRB 190520 podría ser un "recién nacido"

"El campo FRB se está moviendo muy rápido en este momento y surgen nuevos descubrimientos mensualmente. Sin embargo, aún quedan grandes preguntas, y este objeto nos está dando pistas desafiantes sobre esas preguntas", explica Sarah Burke-Spolaor, de WVU.

Los autores del descubrimiento sugieren que una mejor caracterización de las propiedades de la galaxia anfitriona puede mejorar nuestra clasificación de las ráfagas de radio rápidas.

Referencia: A repeating fast radio burst associated with a persistent radio source (Nature) DOI 10.1038/s41586-022-04755-5