NeoFronteras

Se producen avances que podrían aclarar pronto el origen de los FRB

Ilustración de una magnetar. Fuente: NASA, CXC y M. Weiss.

Decía Carl Sagan que la Astrofísica siempre irá descubriendo nuevos objetos o fenómenos astronómicos. En esa época parecía que no tenía razón, pero desde entonces, efectivamente, se han sido descubiertos ese tipo de cosas.

Lamentablemente, su muerte prematura le impidió ver el aterrizaje de la Huygens sobre Titán, los parajes helados de Plutón o los múltiples paisajes de Marte retransmitidos por los numerosos rovers marcianos. También le impidió saber, por ejemplo, de la presencia confirmada de multitud de exoplanetas extraños, de la existencia de la energía oscura o de la existencia de los estallidos o ráfagas rápidas de radio. Lo malo de morirse no es ya dejar de existir, sino que, además, te pierdes todo lo que pasa después.

Lo fascinante de la ciencia no es lo que se sabe, que seguro que es interesante, sino lo que se desconoce, el misterio, el reto de ser consciente de que hay algo que no comprendemos bien de la Naturaleza. Se vienen registrando estallidos o pulsos de radio a los que se ha llamado FRB (fast radio burst) o ráfagas rápidas de radio desde hace unos pocos años, pues el primer caso del que la ciencia fue consciente data de 2007. Estos fenómenos duran sólo unos milisegundos y lo fascinante es que no se sabe exactamente qué son, ni qué tipo de objetos los producen, ni de donde proceden exactamente.

El problema de estos FRB es que se dan al azar y no parece que se se repitan o tengan una periodicidad, a diferencia de los púlsares. Este comportamiento impide hacer ciencia de una manera sencilla.

Una campaña de 4 años de duración que se ha realizado en el observatorio Jodrell Bank ha permitido facilitar esta misión. Durante la misma han podido encontrar 32 fuentes de FRB. Una de ellas, conocida como FRB 121102 y descubierta con el radiotelescopio de Arecibo en 2012, tiene un patrón cíclico de 157 días. Esta fuente emite uno de estos FRB en una ventana temporal de 90 días y luego le sigue un periodo de silencio de 67 días. Esto hace sospechar a sus investigadores que esta actividad esté ligada a un movimiento orbital, o a una estrella masiva, una estrella de neutrones o un agujero negro. La combinación de una precesión con un periodo de 157 días y el campo magnético intenso ligado a esos objetos sería una buena hipótesis de trabajo, según ellos.

Es el segundo caso de periodicidad en FRB, pero con un periodo diez veces mayor. La periodicidad del otro, denominado FRB 180916.J10158+56, es de 16 días y ha sido descubierto por el radiotelescopio CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment) de Penticton en Canadá.

No es el único caso en el que está involucrado CHIME. En un preprint de ArXiV reciente en el que ha participado CHIME, los autores se atreven a señalar el origen de un caso de FRB.

Todo comenzó el 27 de abril de este año, cuando el observatorio de rayos gamma Neil Gehrels Swift de la NASA detectó una emisión de este tipo desde SGR 1935+2154. Al día siguiente el radiotelescopio CHIME detectó un FRB procedente del mismo objeto.

Otro grupo de investigadores, esta vez de los radiotelescopios STARE2, un sistema un tanto sencillo de dos radiotelescopios, uno en California y otro en Utah, también detectaron un FRB el 28 de abril.

Se trata del FRB más cercano registrado hasta ahora, pues el anterior caso estaba a 490 millones de años luz y este está a sólo 32600 años luz de nosotros. Esta cercanía implica una intensidad de la señal FRB extremadamente alta, lo que permite obtener más datos. Es el FRB más intenso registrado en nuestra galaxia.

SGR 1935+2154 es un magnetar o magnetoestrella, una estrella de neutrones hipermagnetizada perteneciente a nuestra galaxia que se formó tras el colapso de una estrella de alta masa que explotó como supernova hace millones de años. Se conocen unas 30 magnetares en nuestra galaxia.

Había bastantes astrofísicos que sospechaban que los FRB podrían estar ligados a magnetares, pero, hasta ahora, no había pruebas que apoyaran esta hipótesis. Según Emily Petroff (Universidad de Amsterdam) es la mejor prueba que se tiene hasta ahora para apoyar esa teoría, aunque no se haya dicho la última palabra al respecto aún.

Los magnetares rotan a una alta velocidad y poseen campos magnéticos muy intensos (100 millones de veces más intensos que el campo magnético terrestre), lo que les hace tener grandes reservas de energía que puede liberarse en forma de estallidos. Una hipótesis es que algo pasa en el interior de la estrella de neutrones a lo que denominaremos estrellamoto, sería algo similar al terremoto en la Tierra que abriría una grieta en la superficie y liberaría esa energía. Otra posibilidad es que el ambiente altamente imantado alrededor de la magnetar produciría esa liberación de energía de algún modo.

Maxim Lyutikov (Purdue University) cree que todo pasa en la superficie y ya en 2002 propuso un mecanismo que reconexión magnética que liberaría energía. En él, las líneas de campo magnético se romperían y se reconectarían en una nueva configuración. En la superficie del Sol se da este fenómeno y se producen poderosos estallidos. En una estrella de neutrones se podría dar algo similar y producir a la vez rayos X y ondas de radio colimadas. Esto sería lo observado en SGR 1935+2154.

No todas estas teorías pueden ser ciertas a la vez, por lo que se necesita investigar más el asunto.

El estallido se producirían en una amplia gama del espectro electromagnético, incluida ondas de radio. Se ha podido comprobar que para el caso de SGR 1935+2154 se produjo una emisión simultánea de ondas electromagnéticas de distintas frecuencias, incluyendo rayos X detectados por diversos satélites de observación. Esto se debió a que la cercanía a la Tierra permitió detectar estas otras gamas de frecuencias que normalmente no nos llegan al haber una gran distancia a la fuente. En esos casos lejanos sólo se observarían los FRB, aunque se hubiera producido emisión de otras gamas de ondas electromagnéticas.

Sin embargo, sigue habiendo cosas sin explicar, como que el estallido del 28 de abril sea muchas veces menos intenso que otros observados procedentes de otras galaxias. Pudiera ocurrir que los FRB procedentes de magnetares fueran más débiles en general.

Todavía queda mucho trabajo por hacer, como tener más datos de FRB y así poder refinar las hipótesis y teorías. En especial se espera registrar FRB débiles procedentes de otras galaxias como el caso de SGR 1935+2154.

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