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  • 15/10/2017

Astrofísica

Una nueva teoría para unas inexplicadas explosiones de radio cósmicas

Entre los fenómenos más misteriosos del universo están unos brotes de radio cósmicos de enorme potencia, que en el caso de una de las fuentes se repiten. Una nueva teoría explora si intervienen lentes galácticas hechas de plasma.

arXiv

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La Red Muy Grande detectó la repetición de una explosión rápida de radio que sigue desconcertando a los astrónomos [NRAO/AUI/NSF].

Puede que se esté empezando a ver enfocadamente en aquello que se refiere a algunos de los destellos más brillantes del universo. Las llamadas explosiones rápidas de radio son unas erupciones enigmáticas, brevísimas, potentísimas, procedentes de galaxias distantes. Solo duran una fracción de segundo, pero en ese tiempo emiten la energía de quizás 500 millones de soles. Su potencia y brevedad suponen un quebradero de cabeza astrofísico: ¿cuál puede ser la causa de esos estallidos? Los astrofísicos han imaginado cataclismos que suceden de una vez (estrellas que se derrumban, quizá, o choques de agujeros negros entre sí): parecerían ser la única forma de generar cantidades tan enormes de energía en tan poco tiempo.

Pero hace dos años se detectó una explosión rápida de radio que se repite, fenómeno que no se puede explicar con un suceso que se produzca de una vez [IyC: lo que ha motivado explicaciones particularmente atrevidas]. A finales de agosto de 2017 se ha comunicado que el brote repetidor había enviado 15 destellos en una hora.

James Cordes, astrónomo de la Universidad Cornell, cree que puede ayudar a explicar no solo la potencia de esos brotes repetidos, sino también la irregularidad aparente de sus erupciones. Sostiene que unas nubes de gas cargado, o plasma, presentes en una galaxia que albergue una explosión rápida de radio podrían magnificar el brote hasta en un factor de cien. «La concentración de [las ondas de] radio hace que los brotes sean mucho más detectables», dice.

Además, las lentes de plasma que propone son dinámicas. El gas no siempre magnificaría la fuente; a veces no tendría en absoluto ese efecto de lente. En esas ocasiones parecería que la fuente duerme. «Es posible que las fuentes de las explosiones rápidas de radio estén siempre activas pero que parezca que el brillo de sus brotes fluctúe grandemente a causa del efecto lente dinámico», explica.

Los astrónomos han visto una actividad similar en otras situaciones, dice Robert Mian, astrónomo de la Universidad de Toronto. «En varios púlsares se han visto las consecuencias del efecto lente del plasma que, según Jim, podría estar actuando en las explosiones rápidas de radio», comenta. En esas situaciones, los púlsares (estrellas de neutrones que giran deprisa) forman junto a una estrella acompañante un sistema binario, y de esta, sacudida por los vientos del púlsar, se va desprendiendo una larga hebra de plasma, parecida a la cola de un cometa. Cuando esa cola pasa enfrente del púlsar tal y como se ve desde la Tierra, el plasma enfoca la luz del púlsar y hace que sus emisiones de radio parezcan hasta 30 veces más brillantes. Anna Bilous, astrónoma de la Universidad de Amsterdam, fue la primera en observar este fenómeno, en 2011.

La idea de Cordes es una adaptación de la teoría de la lente de plasma, solo que en este caso no hace falta que una explosión rápida de radio proceda de un sistema binario para que se produzca la magnificación, dice Main. El plasma solo necesita tener la configuración correcta para enfocar la luz que nos llega.

Según Brian Metzger, astrónomo de la Universidad de Columbia, la confirmación de que las lentes de plasma son la causa del ciclo de brotes y apagones de la explosión rápida de radio repetida «nos diría algo importante acerca del entorno por el que pasa la radiación de la explosión rápida de radio, y con ello tendríamos un importante indicio sobre su origen».

Las lentes de plasma podrían hasta proporcionarnos una herramienta para ver la fuente de un brote. «Si realmente actúa ese efecto lente extremo, veríamos en realidad doble: tendríamos dos copias del brote», dice Joseph Lazio, astrónomo del Instituto de Tecnología de California y uno de los coautores con Cordes el artículo donde exponen su teoría. «Los rayos de luz de las dos copias del brote rápido de radio interferirían constructivamente entre sí de forma que podría servirnos para echar un vistazo al brote rápido con una resolución altísima».

Sin embargo, la idea de Cordes no explicaría por completo la brillantez extraordinaria de un brote rápido de radio. Muchos astrónomos creen ahora que esos brotes, al menos los que se repiten, podrían ser generados por magnetares, estrellas rotativas de neutrones muy magnetizadas, Sin embargo, los magnetares cercanos a casa que se han estudiado bien no son, ni de lejos, tan energéticos como el repetidor lejano. Aun amplificando la fuente, los brotes rápidos de radio seguirían siendo más energéticos que cualquier magnetar conocido.

Katia Moskvitch/Quanta Magazine

Artículo traducido por Investigación y Ciencia con permiso de QuantaMagazine.org, una publicación independiente promovida por la Fundación Simons para potenciar la comprensión de la ciencia.

Referencia: «Lensing of Fast Radio Bursts by Plasma Structures in Host Galaxies», de J. M. Cordes et al., en arXiv: 1703.06580 [astro-ph.HE].

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