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CHIME logra detectar 535 ráfagas rápidas de radio en los últimos tiempos, lo que restringe las posibles teorías que expliquen el fenómeno.

Un radiotelescopio en Canadá ha detectado 535 ráfagas rápidas de radio en los últimos tiempos, lo que ha cuadruplicando el recuento conocido de estos fenómenos breves y altamente energéticos.

Los resultados muestran que estos eventos enigmáticos se presentan en dos tipos distintos: la mayoría de los estallidos son eventos únicos, pero hay una minoría que se repite periódicamente y que duran al menos diez veces más en promedio. Estos hallazgos sugieren fuertemente que las ráfagas rápidas de radio podrían ser el resultado de al menos dos fenómenos astrofísicos distintos.

Kiyoshi Masui, astrofísico del Instituto de Tecnología de Massachusetts en Cambridge y coautor del estudio, dice que los resultados indican fuertemente que hay dos fenómenos distintos que originan este fenómeno.

Las ráfagas de radio se descubrieron hace muy poco y ya son uno de los misterios más desconcertante de la astronomía. Laura Spitler, astrofísica del Instituto Max Planck de Radioastronomía en Bonn (Alemania), fue la primera en descubrir la primera ráfaga repetitiva en 2016 utilizando el telescopio Arecibo, ahora ya derruido por la desidia y las tormentas.

El Experimento Canadiense de Mapeo de la Intensidad del Hidrógeno (CHIME) recopiló los eventos de este tipo en su primer año de operación, entre 2018 y 2019. El equipo de investigadores responsable del instrumento ha dado ahora a conocer sus resultados durante una reunión virtual de la Sociedad Astronómica Estadounidense el 9 de junio y ha publicado cuatro preprints en el repositorio arXiv.

CHIME es un telescopio sin partes móviles situado en la Columbia Británica. Consta de cuatro antenas de medio tubo, cada una de 100 metros de largo. En cualquier momento, observa una estrecha franja del cielo por encima, pero a medida que la Tierra gira, el telescopio barre el cielo y los chips de procesamiento digital recogen sus señales para formar una imagen.

CHIME no se diseño para este menester de estudiar las ráfagas rápidas de radio, sino que se concibió inicialmente para levantar mapas de la distribución de la materia en el Universo. Sin embargo, se agregó un complejo conjunto de componentes electrónicos adicionales en su diseño para que también pudiera captar ráfagas rápidas de radio, pese al escepticismo de muchos investigadores del campo al respecto.

La comunidad científica todavía está deliberando acerca de las causas de las ráfagas rápidas de radio, pero los resultados de CHIME parecen asentar la idea de que hay al menos dos tipos distintos. Sesenta y uno de los 535 detectados eran periódicos o reincidentes y provenían de 18 fuentes que se han visto emitiendo ráfagas varias veces. Los dos grupos de ráfagas también difieren en duración, pues los eventos únicos son mucho más cortos. Además, estas 18 fuentes también emiten en una banda de frecuencias de radio mucho más estrecha que las ráfagas únicas.

Hasta ahora, las pruebas de esto no eran sólidas por falta de una estadística fiable. Algunos científicos argumentaban que las ráfagas únicas podrían haber sido simplemente repetidores que no se habían observado durante el tiempo suficiente como para verlas emitir nuevamente.

Las ráfagas rápidas de radio tienden a detectarse durante un segundo o más. Pero esta duración es engañosamente larga, pues a medida que las señales viajan a través de millones de años luz sufren dispersión debido a la materia intergaláctica y esto tiende a difundir las ondas de radio en todo el espectro y a alargar su duración, ya que las ondas de menor frecuencia pueden llegar a la Tierra con un retraso de varios segundos en comparación con las de mayor frecuencia.

Los investigadores han calculado que la emisión de una ráfaga de radio suele durar sólo unos milisegundos en la fuente. Es un fenómeno de alta potencia, pero de duración corta. Durante ese tiempo, la fuente de una explosión puede emitir 500 millones de veces más energía que el Sol durante un período de tiempo igual.

El grado de esta dispersión en las longitudes de onda proporciona una indicación aproximada de la distancia que tuvieron que viajar las ondas. Hasta ahora, se ha demostrado que todas las explosiones se originan en otras galaxias, excepto por un evento único que se dio en la Vía Láctea.

El equipo de CHIME informó que las fuentes de las explosiones parecían estar distribuidas uniformemente por el cielo, una indicación más de su origen extragaláctico. Solo unas pocas se pudieron rastrear hasta una galaxia en particular.

En los últimos años, los investigadores han vigilado algunas de las regiones del cielo que produjeron explosiones en el pasado y, en algunos casos, las han visto reaparecer con periodicidad regular. Así, por ejemplo, un caso descubierto por Spitler y sus colaboradores en 2016 tiene ciclos de actividad que duran aproximadamente un día, emiten varias ráfagas por hora y se repiten cada 160 días.

Esta repetición regular ofrece algunas pistas sobre lo que podría estar causando las ráfagas. Según Spitler, una posible explicación es que las ráfagas periódicas podrían darse cuando una estrella de neutrones altamente magnetizada gira alrededor de una estrella ordinaria en una órbita alargada. A medida que la estrella de neutrones se acerca periódicamente a su compañera, las explosiones podrían originarse cuando su campo magnético dispersa el viento estelar altamente energético.

Por otro lado, los eventos que no se repiten podrían ser el resultado de eventos cataclísmicos, como las colisiones de estrellas de neutrones o tormentas magnéticas en estrellas de neutrones jóvenes llamadas magnetares.

El evento originado en la Vía Láctea se logró vincular a un magnetar conocido. Sin embargo, la teoría del magnetar ha sido puesta en duda por el hallazgo de un estallido rápido de radio procedente del cúmulo globular en la galaxia M81. Como los cúmulos globulares son colecciones densas de estrellas muy antiguas, se considera poco probable que alberguen magnetares.

En ciencia, cuando se tienen pocos experimentos y observaciones, las teorías e hipótesis proliferan porque no pueden ser refutadas. Hasta el momento el número de hipótesis acerca de las ráfagas rápidas de radio era casi superior al número de eventos observados, pero ahora, gracias a CHIME, se ha invertido la situación y los datos están por encima de las teorías. Además, esto es sólo el comienzo. Desde que se recopilaron estos resultados, ahora hecho públicos, el equipo responsable ya ha conseguido detectar muchas más ráfagas rápidas de radio que serán publicadas en los próximos años.

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Fuentes y referencias:
Preprint en ArXiv.
Preprint en ArXiv.
Noticia en Nature.
Sobre las ráfagas rápidas de radio.
Imagen: Andre Renard/CHIME Collaboration.