Por primera vez, los astrónomos han vinculado misteriosos pulsos de energía llamados ráfagas rápidas de radio (FRB) con las ondas en el espacio-tiempo emitidas por estrellas colapsadas y en colisión. Los hallazgos, publicados el 27 de marzo en la revista Naturaleza Astronomíaproponen una nueva explicación para los FRB, que han desconcertado a los científicos durante más de una década.
Los FRB son explosiones masivas de energía de radio que pueden eclipsar a todas las estrellas de una galaxia completa combinadas, mientras duran solo fracciones de segundo. Aunque los FRB se descubrieron en 2007, sus orígenes siguen siendo un misterio. Eso se debe en parte a que, mientras que algunos FRB se repiten periódicamente, muchos aparecen y desaparecen en meros milisegundos.
Magnetares: los núcleos colapsados ultradensos de estrellas explotadas (conocidos como estrellas de neutrones) con potentes campos magnéticos, son los principales candidatos para la emisión de FRBs. Pero observaciones recientes sugieren que puede haber múltiples fuentes posibles, que pueden incluir colisiones de estrellas de neutrones.
En abril de 2019, el Observatorio de ondas gravitacionales con interferómetro láser (LIGO) detectó ondas en el espacio-tiempo conocidas como ondas gravitacionales de una fusión de estrellas de neutrones designada GW190425. Horas más tarde, el Experimento Canadiense de Mapeo de la Intensidad del Hidrógeno (CHIME) detectó un FRB brillante que no se repetía en la misma región del espacio.
«Descubrimos que se generó un estallido de ondas de radio, que duró una milésima de segundo, dos horas y media después de la fusión de dos estrellas de neutrones, que son los restos extremadamente densos de estrellas masivas explotadas», dijo el coautor del estudio. Clancy James, un radioastrónomo de la Universidad de Curtin en Australia, dijo a WordsSideKick.com por correo electrónico. «Nuestra teoría es que este estallido de ondas de radio se produjo porque la fusión creó una estrella de neutrones ‘supermasiva’ que, cuando su giro se hizo más lento, colapsó en un agujero negro.»
Si bien en el pasado se han sugerido fusiones de estrellas de neutrones como posibles causas de las FRB, las nuevas observaciones proporcionan la primera evidencia de que la teoría puede ser correcta. El equipo usó tres piezas principales de información para hacer esta conexión.
«En primer lugar, el momento de los eventos», dijo James; el FRB llegó solo 2,5 horas después de la señal de la onda gravitacional. En segundo lugar, la ubicación del FRB coincidía con la de la onda gravitacional.
«Y en tercer lugar la distancia», añadió James. «Fue especialmente la distancia lo que ayudó».
Si bien la mayoría de los FRB llegan desde miles de millones de años luz de distancia, los detectores de ondas gravitacionales como LIGO son sensibles a distancias de solo alrededor de 500 millones de años luz. Este FRB estaba inusualmente cerca, y su distancia estimada coincidía con la estimada a partir de GW190425.
«¡Lo que nos sorprendió fue cuánto encajaron todas las piezas!» dijo James. «Este fue un hermoso pulso limpio, exactamente lo que cabría esperar de un evento cataclísmico».
Según James, estos resultados indican que hay al menos dos familias diferentes de FRB: FRB únicas de eventos cataclísmicos como fusiones de estrellas de neutrones y repitiendo FRB producido por magnetares u otra fuente desconocida.
Este descubrimiento también puede afectar la comprensión de los científicos sobre las estrellas de neutrones, ya que sugiere que la mayor masa posible de estos remanentes estelares podría ser mayor de lo que se espera actualmente.
«Esto se debe a que el objeto resultante de la fusión de dos estrellas de neutrones no colapsó inmediatamente en un agujero negro, sino que pudo resistir temporalmente la gravedad», dijo James. «A su vez, esto nos dice algo sobre la naturaleza fundamental de la materia en densidades y presiones extremas, que no podemos estudiar aquí en la Tierra. Incluso puede ser evidencia de un nuevo tipo de estrella: una estrella de quark».
El equipo espera fortalecer la relación entre las FRB y las fusiones de estrellas de neutrones a medida que los observatorios de ondas gravitacionales del mundo comiencen nuevas observaciones esta primavera.
«La próxima carrera operativa de los observatorios de ondas gravitacionales, O4, comienza en mayo y CHIME y otros radiotelescopios como el Murchison Widefield Array con el que trabajo están esperando para ver si hay un FRB de alguna fusión de estrellas de neutrones que se vea», James dicho. «También estamos encargando un nuevo instrumento para detectar más FRB y ubicarlos en sus galaxias. ¡Con suerte, eso comenzará a funcionar en breve!