Hemos detectado una señal de radio rápida repetida extragaláctica, pero proviene de un lugar inesperado

Una ráfaga de radio rápida repetida ( FRB ) recientemente descubierta llamada FRB 20200120E está profundizando el misterio de estas señales espaciales ya profundamente misteriosas.

Los astrónomos han rastreado su ubicación hasta una galaxia a 11,7 millones de años luz de distancia, lo que la convierte en la ráfaga de radio rápida conocida más cercana, 40 veces más cercana que la siguiente señal extragaláctica más cercana. Pero también aparece en un cúmulo globular: un grupo de estrellas muy viejas, no es el tipo de lugar en absoluto que uno esperaría encontrar el tipo de estrella que escupe FRB.

Su descubrimiento sugiere un mecanismo de formación diferente para estas estrellas, lo que sugiere que las FRB podrían surgir de una gama más amplia de entornos de lo que pensamos.

Los FRB han estado molestando a los científicos desde que se descubrió el primero en 2007. Consisten en señales extremadamente poderosas del espacio profundo a millones de años luz de distancia , algunas de las cuales descargan más energía que 500 millones de soles y solo se detectan en longitudes de onda de radio.

Sin embargo, estas ráfagas son sorprendentemente breves, de menos de un abrir y cerrar de ojos, de apenas milisegundos de duración, y la mayoría de ellas no se repiten, lo que las hace muy difíciles de predecir, rastrear y, por lo tanto, comprender.

Al analizar la estructura fina de estas señales de radio, los astrónomos se han centrado en el tipo de objeto que pensaban que podría causarlas, con objetos compactos como las estrellas de neutrones como teoría principal. Luego, el año pasado, se produjo un gran avance. Finalmente se detectó un FRB desde el interior de la Vía Láctea , emitido por una magnetar .

Los magnetares, de los cuales solo 24 se han confirmado hasta la fecha , son un tipo raro de estrella de neutrones, el núcleo colapsado de una estrella muerta que comenzó entre 8 y 30 veces la masa del Sol. Las estrellas de neutrones son pequeñas y densas, de unos 20 kilómetros (12 millas) de diámetro, con una masa máxima de unos dos soles.

Los magnetares, como su nombre indica, agregan algo más a la mezcla: un campo magnético de bolas absolutamente loco, alrededor de un cuatrillón de veces más poderoso que el campo magnético de la Tierra y mil veces más poderoso que el de una estrella de neutrones normal.

Esto nos devuelve a FRB 20200120E. Es una minoría entre los FRB, uno que se repite, pero aparte de eso, se ajusta perfectamente al perfil. Sin embargo, debido a que se repite, los astrónomos pudieron identificar más fácilmente la ubicación en el cielo de donde se originó. Al analizar otras propiedades de la señal, pudieron determinar que había viajado una distancia relativamente corta.

Esto los llevó, a principios de este año , a una galaxia espiral de gran diseño llamada M81, aunque con cierto grado de incertidumbre. Más específicamente, los investigadores creían que habían rastreado FRB 20200120E hasta un cúmulo globular.

En una nueva preimpresión que actualmente está pendiente de revisión por pares , un equipo de astrónomos ha confirmado esa ubicación .

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He aquí por qué eso es un problema. Los cúmulos globulares son grupos compactos de estrellas que tienden a ser muy viejas y longevas, así como de baja masa, ninguna mayor que la masa del Sol . Se cree que todas sus estrellas se formaron a partir de la misma nube de gas al mismo tiempo; al igual que una pequeña ciudad, estas estrellas luego viven juntas su existencia mayoritariamente tranquila.

Las estrellas de neutrones, como mencionamos anteriormente, tienden a formarse a partir de estrellas de mayor masa, que también tienden a tener una vida útil de secuencia principal (combustión de hidrógeno) mucho más corta, las del tipo OB . Entonces, como regla general, no esperaría encontrar estrellas de neutrones o magnetares en un cúmulo globular.

“Aquí probamos de manera concluyente que FRB 20200120E está asociado con un cúmulo globular en el sistema galáctico M81, lo que confirma que está 40 veces más cerca que cualquier otro FRB extragaláctico conocido”, escribieron los investigadores .

“Debido a que tales cúmulos globulares albergan antiguas poblaciones estelares, esta asociación desafía los modelos FRB que invocan magnetares formados en una supernova de colapso del núcleo como potenciadores de la emisión de FRB”.

Sin embargo, no temas, porque hay un precedente interesante.

De vez en cuando, se ha descubierto que un cúmulo globular alberga un tipo de estrella de neutrones de rotación rápida conocida como púlsar de milisegundos. Debido a que los cúmulos globulares están tan densamente poblados, las estrellas pueden interactuar e incluso chocar entre sí, produciendo objetos como púlsares y binarios de rayos X de baja masa .

Según el equipo de investigación, esto introduce otros mecanismos interesantes para la formación de magnetar más allá de la supernova de colapso del núcleo de una estrella masiva. Una enana blanca de baja masa que interacciona y acumula material de otra estrella podría ganar suficiente masa para colapsar en una estrella de neutrones; o dos enanas blancas podrían fusionarse, con el mismo fin.

También es posible que la fuente de la FRB no sea una magnetar en absoluto, sino un binario de rayos X de baja masa, como una enana blanca y una estrella de neutrones, o una estrella de neutrones y un exoplaneta. También puede ser un agujero negro en crecimiento . No hay evidencia de estas explicaciones: no hay actividad de rayos X o rayos gamma que normalmente acompañaría a estos sistemas, pero aún no se pueden descartar.

Sin embargo, cualquiera que sea la respuesta, parece que el FRB 20200120E está listo para cambiar las cosas. O nos enseñará algo nuevo sobre las interacciones estelares en cúmulos globulares, o nos dará un nuevo canal de formación para FRB.

Dado que es un FRB que se repite, tan cerca de nosotros, representa una rara oportunidad para probar estas misteriosas señales en detalle.

El documento está disponible en el servidor de preimpresión arXiv .

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