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  • 06/03/2017

ASTRONOMÍA

Nace la era de las explosiones rápidas de radio

El intrigante fenómeno ha dejado de ser una simple curiosidad astronómica para convertirse en un concurrido campo de investigación.

Nature News

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La primera explosión cósmica de radio fue identificada en 2007 en datos de archivo de observaciones efectuadas en 2001 por el radiotelescopio australiano Parkes, en la imagen. [Organización de la Commonwealth para la Investigación Científica e Industrial (CSIRO), vía Wikimedia Commons.]

Uno de los fenómenos astronómicos más desconcertantes que se conocen ha alcanzado la mayoría de edad. Las misteriosas «explosiones rápidas de radio» (o FRB, por las siglas de fast radio bursts) fueron identificadas por vez primera hace una década. Al principio, numerosos astrónomos desestimaron aquellos estallidos aparentemente aleatorios como una cuestión menor. Hoy, sin embargo, aunque algunos hechos clave, como su causa, siguen siendo en buena parte enigmáticos, las FRB se han convertido en un fenómeno celeste por derecho propio y han engendrado todo un campo de investigación.

Esa transición quedó patente el mes pasado con la celebración del primer gran encuentro sobre explosiones rápidas de radio, el cual tuvo lugar en Aspen, Colorado, entre el 12 y el 17 de febrero. En él, además de festejar las búsquedas de estas señales, los 80 participantes debatieron sobre las estrategias de observación y sobre los métodos para determinar su origen y la distancia precisa a la que se producen. Para Bing Zhang, astrofísico teórico de la Universidad de Nevada en las Vegas, dicha trayectoria recuerda a la que tuvo lugar hace 20 años cuando la comunidad intentaba entender las explosiones de rayos gamma, hoy consideradas un fenómeno astronómico básico.

«El encuentro ha focalizado realmente el campo», apunta Sarah Burke Spolaor, astrónoma de la Universidad de Virginia Occidental en Morgantown. Por el momento los expertos siguen debatiendo sobre cómo erradicar los sesgos de detección, cómo coordinar las búsquedas y qué queda aún por aprender de las pautas observadas en la población de FRB conocidas.

La primera FRB fue codescubierta en 2007 por Duncan Lorimer, astrónomo de la Universidad de Virginia Occidental. En datos de archivo de púlsares (estrellas de neutrones en rápida rotación), Lorimer identificó un estallido de radio de 5 milisegundos de duración y demasiado brillante como para pasarlo por alto. Desde entonces se han avistado otros 25 eventos similares. Todos ellos corresponden a breves señales de radio de milésimas de segundo y que parecen provenir de fuentes extragalácticas dispersas por todo el cielo. Su duración es variable y algunas de ellas emiten luz polarizada.

El año pasado, un equipo de astrónomos agitó aún más a la comunidad al referir la detección de una FRB que se repetía: toda una sorpresa, por cuanto los estallidos observados hasta entonces habían constado de una sola ráfaga. Más tarde, en enero de este año, se identificó su procedencia: una débil galaxia enana situada a unos miles de millones de años luz que también emitía de forma constante ondas de radio y luz visible.

Edo Berger, astrónomo de Harvard, apunta que aquel repetidor encauzó hasta cierto punto la investigación sobre las explosiones de radio. Ya se han detectado hasta 200 ráfagas procedentes de él y se han publicado los detalles de 20 de ellas. El hallazgo apuntala la hipótesis de que las FRB constituyen un fenómeno extragaláctico, algo en lo que coinciden la mayoría de los investigadores, y está remodelando las teorías sobre su origen.

Las galaxias enanas albergan menos estrellas que la mayoría, por lo que asociar una FRB a una de ellas no deja de resultar sorprendente, explica Berger. En su opinión, ese entorno inusual constituiría algo más que una mera coincidencia e indicaría que las FRB podrían provenir de magnetares ultraenergéticos, estrellas de neutrones muy magnetizadas y que los astrónomos creen causadas por explosiones estelares anormalmente violentas, como supernovas muy energéticas. Varios estudios sugieren que tales eventos parecen ser más comunes en galaxias enanas tenues. Otros expertos consideran que los estallidos podrían provenir de núcleos galácticos activos, regiones situadas en el centro de algunas galaxias y que se cree que albergan un agujero supermasivo. Zhang explica que las corrientes de plasma que emanan de ellas podrían hacer que los púlsares cercanos produjesen las explosiones rápidas de radio. Ello también podría dar cuenta de una observación reciente, aunque pendiente de confirmar, que asociaba una FRB a un estallido de rayos gamma.

Durante el encuentro, algunos asistentes propusieron revisar las estrategias de búsqueda, rastrear FRB en otras galaxias poco comunes e intentar localizar el origen de los estallidos simples. También se produjo un acalorado debate sobre si es probable que todas las FRB procedan del mismo tipo de fuente que el repetidor, lo que implicaría la posibilidad de detectar señales reiteradas en todas las FRB si se buscan durante el tiempo suficiente. «La respuesta fue definitivamente "quizás"», sostiene Burke Spolaor. La investigadora añade que también podría haber fuentes de distintos tipos, lo que deja abierta la cuestión de cuánto puede revelar el repetidor sobre las FRB en general.

Eliminar los sesgos

Un asunto de gran importancia es cómo evitar los sesgos. El hecho de que las FRB fuesen descubiertas por quienes en realidad buscaban púlsares podría acabar condicionando las teorías sobre su origen, ya que podría empujar a los investigadores a formular modelos en los que intervienen objetos similares a los púlsares. También existe el riesgo de sesgos en la detección, en parte porque muchas búsquedas de FRB van a remolque de aquellas optimizadas para encontrar fuentes en la Vía Láctea cuyas emisiones se repiten con regularidad, en lugar de fenómenos extragalácticos esporádicos. Cuanto más buscan los expertos, más FRB hallan en sitios inesperados y con características inusuales.

Para asegurarse de que disponen de una muestra representativa, ahora los astrónomos han de buscar señales en un intervalo de frecuencias más amplio, asegura Burke Spolaor. También deberían prestar mayor atención a la polarización de la luz de las FRB, lo que podría proporcionar pistas sobre el entorno de la fuente, añade la investigadora.

En la actualidad hay unos 30 telescopios a la caza de FRB, y el número de búsquedas dedicadas está en aumento. Al respecto, los participantes del encuentro en Aspen aplaudieron la puesta en marcha del Experimento Canadiense para el Cartografiado de la Densidad de Hidrógeno (CHIME, por sus siglas en inglés), un radiotelescopio que prevé comenzar a buscar FRB este mismo año y que podría llegar a detectar hasta una docena al día.

Con todo, las observaciones han de coordinarse mejor, opina Berger. Los asistentes al encuentro consideraron algunas iniciativas para liberar automáticamente y en tiempo real datos de FRB con el fin de que otros telescopios puedan estudiar las ráfagas en cuanto se detectan, como ya se hace con otros eventos astronómicos de carácter transitorio.

Aunque el origen de las FRB sigue siendo un misterio, el campo ha evolucionado de manera considerable desde que Lorimer identificase el primero de estos estallidos. El hecho de que hoy la comunidad coincida en que se trata de fenómenos extragalácticos, por ejemplo, supone un gran paso adelante. Maura McLaughlin, astrofísica de la Universidad de Virginia Occidental y esposa de Lorimer, incluso llegó a dudar en un primer momento de que se tratase de señales extraterrestres, rememoró Lorimer durante el encuentro. «La comunidad estaba fuertemente dividida al respecto, hasta en nuestra propia casa. Hemos recorrido un largo camino desde entonces.»

—Elizabeth Gibney/Nature News

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