Las ráfagas rápidas de radio eran un misterio cuando se observaron por primera vez. Al principio, cada FRB siguió el mismo patrón: una oleada masiva de energía en longitudes de onda de radio que duró menos de un segundo; luego, la explosión desapareció para no repetirse jamás. Inicialmente sospechamos que los FRB podrían ser un mal funcionamiento del hardware de nuestros detectores, pero con el tiempo, la frecuencia de las transmisiones nos convenció de que eran reales.
Desde entonces, hemos identificado Fuentes de ráfagas frecuentes y vincular los FRB a una fuente que produce energía fuera de la banda de radio. Esto eventualmente nos ayudó a señalar con el dedo de una fuente: magnetares, o estrellas de neutrones que tienen campos magnéticos muy intensos.
Ahora, la realidad se ha ido y la clave del mono ha sido arrojada a esta bella y sencilla interpretación. Se ha identificado una nueva fuente repetitiva de FRB, y está en un lugar donde no esperaríamos encontrar ningún imán. Esto no significa que la fuente no de un magnetar, pero tenemos que recurrir a algunas explicaciones inusuales para su formación.
neutrones giratorios
Una magnetar es una forma de estrella de neutrones, que es lo que queda después de que una estrella que es lo suficientemente masiva como para generar una supernova pero no lo suficientemente masiva como para formar un agujero negro se ha derrumbado. Cuando este remanente se comprime en una sopa de neutrones, el material de la estrella de neutrones se encoge hasta que tiene solo unos 20 kilómetros de ancho. Este objeto compacto hereda toda la energía de rotación de su estrella madre, lo que hace que gire a un ritmo rápido, a menudo mejorado por la adición de materia que cae de su entorno.
En muchos casos, esta rápida rotación da como resultado púlsares, que son estrellas de neutrones con fuentes de radiación que parecen destellar rápidamente a medida que la estrella gira. En otros, la estrella de neutrones termina con un intenso campo magnético, lo que la convierte en una magnetar. Las intensas líneas del campo magnético de la magnetar se mueven por su rotación, lo que a menudo resulta en interacciones de alta energía con su entorno.
Pero estos fenómenos de alta energía no suelen durar mucho, al menos desde un punto de vista astronómico. Todas estas interacciones energéticas con el medio ambiente hacen que la estrella de neutrones libere energía, lo que ralentiza su rotación y reduce la intensidad de la luz que produce. Por ejemplo, se cree que los trenes magnéticos tienen una vida útil de solo 10.000 años antes de desvanecerse en una existencia más tranquila.
Además, la supernova que forma las estrellas magnetar se produce en estrellas relativamente jóvenes, normalmente de unos pocos millones de años.
Esta combinación, una estrella muerta temprana y una vida magnética corta, significa que solo esperamos ver magnetares en regiones con abundancia de estrellas jóvenes. Se suponía que los cúmulos estelares más antiguos habían visto la formación de magnetares y se habían desvanecido hace miles de millones de años.
¿De dónde era eso?
El nuevo trabajo, realizado por un gran equipo internacional, incluyó el seguimiento del descubrimiento de otra fuente FRB repetitiva, denominada FRB 20200120E. Para determinar el paradero de FRB 20200120E, el equipo recurrió al poder de análisis de la Red Interferométrica Muy Larga Europea, que puede utilizar hasta 22 telescopios. repartidos por todo el mundo. El equipo pudo obtener suficientes telescopios apuntando a la fuente repetitiva para obtener imágenes de cinco FRB individuales.
Por la forma en que funciona la reconstrucción de datos de estos diferentes telescopios, un solo toque no nos dará una ubicación exacta. Alternativamente, se puede identificar un conjunto de sitios potenciales. Al combinar los sitios que corresponden a cada uno de estos estallidos, los investigadores pudieron proporcionar una ubicación potencial para la fuente de FRB.
Esta fuente resultó ser un cúmulo globular de estrellas en la cercana galaxia M81. Con base en la incertidumbre restante con respecto a la ubicación de FRB 20200120E y la frecuencia de los cúmulos globulares dentro de M81, el equipo de investigación estima que las probabilidades de no tener FRB 20200120E en este cúmulo globular son de aproximadamente 1 en 10 000.
Una búsqueda en este sitio no ha revelado una fuente constante de señales de radio. No se encontraron fuentes de alta energía, según las búsquedas con telescopios de rayos X y rayos gamma. Por lo tanto, no hay ningún objeto claro de alta energía allí.
¿Qué es viejo y nuevo otra vez?
Este sitio es extraño. Lo más característico de los cúmulos globulares es que consisten en grupos de estrellas antiguas. Es poco probable que se haya formado una supernova a partir de estrellas de neutrones hace miles de millones de años. Así que esto probablemente descartaría la presencia de imanes, ¿verdad?
No completamente. Unos pocos mecanismos pueden producir una magnetar sin una supernova o mucho después de que haya ocurrido. Estos mecanismos dependen principalmente de una estrella compañera cercana. Si la compañera fuera una estrella ordinaria, podría alimentar con materia a una estrella enana blanca hasta que la enana se colapse en una estrella de neutrones. O diferentes grupos de enanas blancas y estrellas de neutrones pueden fusionarse, produciendo también una estrella de neutrones. Finalmente, sabemos que un compañero ordinario puede “hacer girar” una estrella de neutrones previamente inactiva al alimentarla con materia.
Cualquiera de estos procesos podría producir una magnetar dentro de un grupo de estrellas antiguas. Puede ser difícil determinar qué operación, si es que hubo alguna, se llevó a cabo realmente en FRB 20200120E, dada la aparente ausencia de cualquier actividad sin ráfagas en el sitio.
En cualquier caso, los resultados sugieren que si el magnetismo es la fuente de todas las FRB, podríamos esperar verlas en una gama de entornos mucho más amplia de lo esperado antes de este descubrimiento. Es posible que aún no deseemos excluir la consideración de fuentes no magnéticas.
Naturaleza, 2022. DOI: 10.1038 / s41586-021-04354-w (Acerca de los DOI).
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