Detectan un extraño y persistente “latido” de radio a miles de millones de años luz de la Tierra

Astrónomos del MIT y de otros centros han detectado una extraña y persistente señal de radio procedente de una galaxia lejana que parece parpadear con “sorprendente” regularidad, según indican en una nota de prensa. La señal se clasifica como una ráfaga rápida de radio, o FRB (en sus siglas inglesas), una ráfaga intensamente fuerte de ondas de radio de origen astrofísico desconocido, que suele durar como máximo unos pocos milisegundos. Sin embargo, esta nueva señal persiste hasta tres segundos, unas mil veces más que la media de las FRB.

Dentro de esta ventana, el equipo ha detectado ráfagas de ondas de radio que se repiten cada 0,2 segundos en un claro patrón periódico, similar al de un corazón que late. Los investigadores han etiquetado la señal como FRB 20191221A, y es actualmente la FRB de mayor duración, con el patrón periódico más claro, detectada hasta la fecha. El descubrimiento se publica hoy en la revista Nature.

El origen de la señal, indican fuentes del MIT en su comunicado, se encuentra en una galaxia lejana, a varios miles de millones de años luz de la Tierra. La fuente exacta sigue siendo un misterio, aunque los astrónomos sospechan que la señal podría provenir de un púlsar de radio o de un magnetar, ambos tipos de estrellas de neutrones, núcleos colapsados de estrellas gigantes extremadamente densos y que giran rápidamente.

“No hay muchas cosas en el universo que emitan señales estrictamente periódicas”, afirma Daniele Michilli, investigador postdoctoral en el Instituto Kavli de Astrofísica e Investigación Espacial del MIT. “Los ejemplos que conocemos en nuestra propia galaxia son los púlsares de radio y los magnetares, que giran y producen una emisión similar a la de un faro. Y creemos que esta nueva señal podría ser un magnetar o púlsar con esteroides”.

El equipo espera detectar más señales periódicas procedentes de esta fuente, que podrían utilizarse como reloj astrofísico. Por ejemplo, la frecuencia de los estallidos, y cómo cambian a medida que la fuente se aleja de la Tierra, podría utilizarse para medir el ritmo de expansión del universo.

“Pum, pum, pum”

Desde que se descubrió el primer FRB en 2007, se han detectado cientos de destellos de radio similares en todo el universo, el más reciente, detectado por el Experimento Canadiense de Mapeo de la Intensidad del Hidrógeno (CHIME, en sus siglas inglesas) gracias a un radiotelescopio interferométrico que combina las señales recibidas por cuatro grandes reflectores parabólicos ubicados en el Observatorio Astrofísico de Radio Dominion, en la región canadiense de la Columbia Británica.

El proyecto CHIME observa continuamente el cielo a medida que la Tierra gira, y está diseñado para captar las ondas de radio emitidas por el hidrógeno en las etapas más tempranas del universo. El telescopio también es sensible a las ráfagas de radio rápidas, y desde que comenzó a observar el cielo en 2018, ha detectado cientos de FRB que emanan de diferentes partes del cielo.

La gran mayoría de las FRB observadas hasta la fecha son puntuales: estallidos ultrabrillantes de ondas de radio que duran unos pocos milisegundos antes de apagarse. Recientemente, los investigadores descubrieron la primera FRB periódica que parecía emitir un patrón regular de ondas de radio. Esta señal consistía en una ventana de cuatro días de ráfagas aleatorias que luego se repetían cada 16 días. Este ciclo de 16 días indicaba un patrón periódico de actividad, aunque la señal de las ráfagas de radio reales era aleatoria en lugar de periódica.

El 21 de diciembre de 2019, se captó una señal de una potencial FRB, que inmediatamente llamó la atención de Michilli, quien estaba escaneando los datos entrantes. “Era inusual”, recuerda. “No solo era muy larga, con una duración de unos tres segundos, sino que había picos periódicos que eran notablemente precisos, emitiendo cada fracción de segundo –pum, pum, pum– como un latido del corazón”. Es la primera vez que la señal en sí es periódica“.

Estallidos brillantes

Al analizar el patrón de los estallidos de radio de FRB 20191221A, Michilli y sus colegas encontraron similitudes con las emisiones de los púlsares de radio y los magnetares de nuestra propia galaxia. Los púlsares de radio son estrellas de neutrones que emiten haces de ondas de radio que parecen pulsar cuando la estrella gira, mientras que los magnetares producen una emisión similar debido a sus campos magnéticos extremos.

La principal diferencia entre la nueva señal y las emisiones de radio de nuestros propios púlsares y magnetares galácticos es que FRB 20191221A parece ser más de un millón de veces más brillante. Michilli dice que los destellos luminosos pueden originarse en un púlsar o magnetar de radio distante que normalmente es menos brillante a medida que gira y que, por alguna razón desconocida, expulsó en solo tres segundos un racimo de estallidos brillantes que afortunadamente el observatorio pudo captar.

“El proyecto CHIME ha detectado ahora muchas FRB con diferentes propiedades”, afirma Michilli. “Hemos visto algunas que viven dentro de nubes que son muy turbulentas, mientras que otras parecen estar en entornos limpios”. Por las propiedades de esta nueva señal, podemos decir que alrededor de esta fuente hay una nube de plasma que debe ser extremadamente turbulenta“.

Los astrónomos esperan captar ráfagas adicionales de la FRB 20191221A periódica, que pueden ayudar a refinar su comprensión de su fuente, y de las estrellas de neutrones en general. “Esta detección plantea la cuestión de qué podría causar esta señal extrema que nunca hemos visto antes, y cómo podemos utilizar esta señal para estudiar el universo”, dice Michilli. “Los futuros telescopios prometen descubrir miles de FRB al mes, y en ese momento podríamos encontrar muchas más de estas señales periódicas”.

TF