Desentrañando el origen de los estallidos rápidos de radio

Representación artística de un estallido rápido de radio captada por el telescopio de Arecibo (Puerto Rico) y las antenas europeas del EVN en septiembre de 2016. Crédito: Danielle Futselaar.
Representación artística de un estallido rápido de radio captada por el telescopio de Arecibo (Puerto Rico) y las antenas europeas del EVN en septiembre de 2016. Crédito: Danielle Futselaar.

Las estallidos o ráfagas rápidas de radio (Fast Radio Bursts, FRBs) es un tema candente en astrofísica durante los últimos años. El primero de estos objetos fue descubierto en 2007 (a día de hoy se conocen sólo unos 18) y durante estos 10 años su origen ha sido un completo misterio.

Estos estallidos únicamente se han detectado en ondas de radio (por lo tanto no emiten luz que nuestro ojo pueda ver hasta donde se sabe), y únicamente duran unas milésimas de segundo. Un evento breve e intenso, que por lo general no se vuelve a repetir de nuevo. El principal problema que se ha tenido durante estos 10 años para descubrir su origen es que sólo se han detectado con radioantenas individuales (prácticamente todos con el radiotelescopio Parkes de 64 m en Australia). Estas antenas, aunque son bastante grandes, tienen una resolución muy pobre. Así que se tiene fácilmente miles de posibles objetos que coinciden con la posición de estos estallidos.

Durante todos estos años se ha analizado exhaustivamente cada detalle captado por estas antenas. Pero había muchas más preguntas que respuestas. Y esto llegaba al punto de no estar seguros de si eran objetos cercanos, situados en nuestra propia galaxia o venían de distancias mucho más lejanas, y por tanto, de otras galaxias (¡de hecho hasta hace no tanto tiempo tampoco se había excluido la posibilidad de que estuviesen relacionados con fenómenos terrestres u satélites espaciales!).

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La única pista que se tenía era a partir de la dispersión vista en la luz radio que nos llegaba de estos estallidos. Esta dispersión parecía indicar que debían provenir de fuera de nuestra galaxia, a distancias muy lejanas. Pero si esto era realmente así, y de dónde exactamente, estaba sin confirmar.

¿Podrían ser estrellas de neutrones?

Luces en radio que duran milisegundos ya se conocen desde hace mucho tiempo. Son los llamados “faros” espaciales, o lsares. Éstos son estrellas muy compactas y densas (tienen la misma masa del Sol pero encerrada en el tamaño de una montaña). Debido a su rápida rotación (en muchos casos dan varias vueltas en un segundo) y a los fuertes campos magnéticos, emiten dos haces de luz como si fueran faros.

Así que, ¿por qué estos estallidos no son más de lo mismo? Aunque en el caso de los estallidos rápidos de radio los pulsos no se repiten, pensar en que también eran producidos por púlsares era lo más natural y sencillo. Pero había un problema. Si de verdad estos estallidos venían de otras galaxias, y por tanto eran muy distantes, la energía necesaria para poder verlos tan brillantes debía ser enorme. Tan enorme que no podría ser explicada por púlsares (en promedio se necesitaba un billón de veces más energía que la vista en los púlsares conocidos).

Por lo tanto, había que buscar otras explicaciones…

La primera localización de un estallido rápido de radio

Todas estas dudas permanecían… hasta ahora. Se acaban de publicar varios trabajos combinados donde se presentan las primeras observaciones de un estallido rápido de radio con suficiente resolución como para detectar de dónde vienen (un artículo en Nature liderado por Shami Chatterjee, y dos en Astrophysical Journal liderados por un servidor, Benito Marcote, y Shriharsh Tendulkar). Para ello se estuvo observando el único estallido rápido de radio que se ha observado repetirse. Estas observaciones se hicieron simultáneamente con el radiotelescopio más grande actualmente operativo, Arecibo (en Puerto Rico), de 305 metros de diámetro, para detectar claramente los estallidos, y las antenas del VLA (en Nuevo México) para obtener en ese preciso instante una imagen con suficiente resolución.

A su vez, también se utilizaron las antenas de la red europea (EVN, por sus siglas de European VLBI Network) para hacer lo mismo, pero con una resolución muy superior (la equivalente a distinguir una persona andando en sobre la Luna). Pese a su nombre, esta red involucra radiotelescopios situados también en Asia, Sudáfrica, y Puerto Rico, que combinadas nos permiten observar el cielo como si lo estuviéramos haciendo con una única antena de 10000 km de diámetro. Ésta ha sido la primera vez que se ha conseguido obtener imágenes observando durante un periodo tan corto como unos pocos milisegundos, cuando lo normal en radio es realizar observaciones que combinen varias antenas durante varias horas para obtener la suficiente sensibilidad.

Hecho lo más difícil, localizar el estallido rápido de radio, se pudo observar después con todos los telescopios posibles para tener una imagen en todas las bandas (desde radio hasta rayos X, pasando por la luz visible o infrarroja).

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Imagen radio del objeto que hay donde se observan los estallidos rápidos de radio (cruz) a partir de las observaciones del EVN. Cabe destacar que aunque el objeto se vea alargado esto sólo es debido por la resolución del instrumento, no por el objeto en sí.

Se ha visto que en el mismo lugar donde se producen los estallidos hay una fuente muy compacta (como mucho de 3 años luz de diámetro) que emite en radio y que está situada en una galaxia extremadamente pequeña (una galaxia enana) bastante peculiar, todo sea dicho. Por lo tanto, ahora se puede afirmar sin lugar a dudas que estos estallidos provienen de objetos situados en otras galaxias. Éste en concreto situado a unos tres mil millones de años luz.

Todas estas observaciones nos han permitido obtener una valiosa información sobre las condiciones donde se producen estos estallidos. Y aunque su origen preciso todavía es una incógnita, ahora podemos excluir muchos de los escenarios propuestos y dejar únicamente los que se ajustan a lo observado.

En concreto, ahora mismo son dos las hipótesis que parecen más plausibles para explicar estos fenómenos: – Podríamos tener un púlsar recién creado inmerso en una nube bastante densa de material (es decir, una estrella grandota ha estallado hace unos 100 años en esa región, y el material expulsado todavía permanece relativamente compacto). En este caso algunos de los pulsos habituales y esperados por el púlsar podrían verse enormemente potenciados al interaccionar con la nube de gas.

La otra hipótesis es la de tener un púlsar o un magnetar (que básicamente es el mismo tipo de objeto, pero donde el campo magnético es todavía mucho más intenso) en las cercanías de un agujero negro supermasivo, como todos aquellos que hay en el centro de la mayoría de galaxias. Al estar en este entorno hostil, algunos de los pulsos podrían verse también potenciados, y por eso los podríamos ver incluso a tan grandes distancias.

Y así poco a poco, se consigue desentrañar uno de los misterios que permanecían en astronomía. Un importante paso que asienta las bases para, por fin, empezar a lanzar detallados modelos que expliquen estos estallidos.

Este artículo nos lo envía Benito Marcote Martin (web, blog), Licenciado en física por la Universidad de Cantabria y doctor en física por la Universidad de Barcelona. Actualmente es investigador en astrofísica en el instituto Joint Institute for VLBI ERIC, en los Países Bajos.

Para más información, la nota de prensa (Astrónomos localizan destellos radio de hace mucho tiempo en una galaxia muy lejana, en inglés) dada por uno de los institutos involucrados en la investigación, JIVE, con los links a todos los artículos.

3 Comentarios

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EloyEloy

Hola Benito
Me ha gustado mucho tu post pero lo que te quiero preguntar no está relacionado con él (bueno en parte sí).
Me explico, al final del post pone que estudiaste física en la UC y bueno da la casualidad de que soy cántabro, estoy en 2º Bachillerato y los estudios que más me atraen son los de Física. Lo que te quería preguntar es si te parece que estudiarlo es viable para encontrar trabajo (porque mucha gente me aconseja que haga una ingeniería) y si es tan difícil como lo pintan.
Gracias de antemano y espero que escribas algún post más para Naukas.
Saludos,
Eloy

FranFran

Estudia lo que te gusta,sin pensarlo.
Ademas la física tiene muchísimas salidas,quizás no en España pero las tiene,y lo mismo pasa con la ingeniería.
Yo estudio esta última y pese a que es difícil se puede soportar jajajaja,pero algo me dice que física tiene que ser más difícil.pero si te gusta a por ella sin piedad.

Benito

Hola Eloy!
Muchas gracias por tu comentario. En primer lugar, te diría que hicieses lo que realmente te guste.
En las últimas décadas mucha gente se ha metido a ingenierías únicamente porque había mucho trabajo y se ganaba dinero bastante bien, durante la época del ladrillo. Pero esto ha cambiado en los últimos años.
En cambio, física (junto con algunas otras carreras como matemáticas) te permite muchas salidas y muy variadas. Los físicos fácilmente se encuentran en puestos de banca, informática, docencia, investigación, y un largo etcétera.
Esto hace que al final un lugar en uno u otro sitio si es lo que te preocupa.

En cuanto a la dificultad, ninguna de estas carreras es fácil, o difícil, aunque si que requieren un cierto interés en el tema para sacarlas adelante sin problema.

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