Los investigadores han descubierto que el hogar «en forma de gota» de la ráfaga de radio rápida más distante es una colección de siete galaxias

En el verano de 2022, los astrónomos detectaron la ráfaga de radio rápida (FRB) más potente jamás observada. Y dado que la mitad del Big Bang vino del pasado, es el FRB más distante identificado hasta ahora.

Ahora, astrónomos dirigidos por la Universidad Northwestern han identificado el lugar de nacimiento del extraordinario objeto… y es intrigante.

Utilizando imágenes del Telescopio Espacial Hubble de la NASA, los investigadores rastrearon el FRB no hasta una sola galaxia, sino un grupo de al menos siete galaxias. Las galaxias del cúmulo parecen estar interactuando entre sí, tal vez incluso en un posible camino de fusión. Los grupos de estas galaxias son raros y probablemente sean responsables de las condiciones que desencadenan la FRB.

El descubrimiento inesperado podría desafiar los modelos científicos sobre cómo se producen los FRB y qué los produce.

«Sin las imágenes del Hubble, seguiría siendo un misterio si este FRB se origina en una galaxia monolítica o en algún tipo de sistema convectivo», dijo Alexa Gordon de Northwestern, quien dirigió el estudio. «Son entornos como estos, estos extraños, los que nos llevan a una mejor comprensión del misterio de los FRB».

Gordon presentó la investigación en la 243ª reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense, celebrada del 7 al 11 de enero en Nueva Orleans, Luisiana. También se ha publicado un artículo correspondiente. arXiv Servidor de preimpresión.

Gordon es un estudiante de posgrado en astronomía en la Facultad de Artes y Ciencias Weinberg de Northwestern, donde es asesorado por el coautor del estudio Wen-Fai Fang, profesor asociado de física y astronomía. Fang y Gordon también son miembros del Centro de Exploración e Investigación Interdisciplinaria en Astrofísica (CIERA).

¿Nacido de una gota?

Los FRB, que se activan y desaparecen en milisegundos, son breves y potentes ráfagas de radio que producen más energía en una ráfaga rápida que la que emite nuestro Sol en todo un año. Y el FRB que batió récords (denominado FRB 20220610A) fue más intenso que sus predecesores.

No sólo era cuatro veces más potente que los FRB cercanos, sino que también estaba marcado como el FRB más distante detectado hasta ahora. Cuando se formó FRB 20220610A, el universo tenía sólo 5 mil millones de años. (A modo de comparación, el universo tiene ahora 13.800 millones de años).

En las primeras observaciones, la explosión se originó cerca de una figura amorfa no identificada que los astrónomos inicialmente pensaron que era una galaxia única e irregular o un grupo de tres galaxias distantes. Pero, en un nuevo giro, las nítidas imágenes del Hubble ahora sugieren que al menos siete galaxias en la masa pueden estar increíblemente cerca unas de otras. De hecho, las galaxias están tan juntas que caben dentro de nuestra Vía Láctea.

«Hay algunas señales de que los miembros del grupo están ‘interactuando'», dijo Fang. «En otras palabras, pueden estar intercambiando materiales o quizás en proceso de fusionarse. Estos grupos de galaxias (llamados grupos compactos) son entornos increíblemente raros en el Universo y son las estructuras a escala de galaxias más densas que conocemos».

«Esta interacción puede desencadenar explosiones de formación estelar», dijo Gordon. «Eso sugiere que el progenitor de FRB 20220610A está asociado con una población de estrellas bastante reciente, en consonancia con lo que hemos aprendido de otros FRB».

«Aunque hasta la fecha se han descubierto cientos de eventos FRB, sólo una fracción de ellos se ha rastreado hasta sus galaxias anfitrionas», dijo el coautor del estudio Yuxin (Vick) Dong, investigador graduado de la NSF y doctorado en astronomía. Estudiante en el laboratorio de Fang y miembro de CIERA. «Dentro de esa pequeña fracción, muy pocos provienen de ambientes galácticos densos, pero nadie ha visto nunca uno en un grupo tan compacto. Por lo tanto, su lugar de nacimiento es realmente raro».

Explosiones misteriosas

Aunque los astrónomos han descubierto más de 1.000 FRB desde que fueron descubiertos por primera vez en 2007, los orígenes detrás del resplandor cegador siguen siendo obstinadamente inciertos. Aunque los astrónomos aún no han llegado a un consenso sobre los posibles mecanismos detrás de los FRB, en general están de acuerdo en que los FRB deben involucrar un objeto compacto como un agujero negro o una estrella de neutrones.

Al revelar la verdadera naturaleza de los FRB, los astrónomos pueden aprender no sólo sobre fenómenos misteriosos, sino también sobre la verdadera naturaleza del universo. Cuando las ondas de radio de los FRB finalmente llegan a nuestros telescopios, han viajado miles de millones de años desde el universo temprano y distante. Durante esta odisea a través del universo, interactúan con objetos a lo largo del camino.

«Las ondas de radio, en particular, son sensibles a cualquier objeto que interfiera a lo largo de la línea de visión, desde el espacio FRB hasta nosotros», dijo Fang. «Eso significa que las ondas tienen que viajar a través de cualquier nube de material alrededor del sitio FRB, a través de su galaxia anfitriona, a través del universo y finalmente a través de la Vía Láctea. A partir del retardo de tiempo en la señal de FRB, podemos medir la suma de todas estas contribuciones.»

Para continuar investigando los FRB y sus fuentes, los astrónomos necesitan detectar y estudiar más. Y como la tecnología se vuelve cada vez más sensible, Gordon dice que están a la vuelta de la esquina más detecciones, que potencialmente capturarán FRB increíblemente débiles.

«Con una muestra más grande de FRB distantes, podemos comenzar a estudiar la evolución de los FRB y sus propiedades de huésped conectándolos con otros más cercanos y tal vez comenzar a identificar poblaciones más peculiares», dijo Dong.

«En un futuro próximo, los experimentos con FRB aumentarán su sensibilidad, lo que conducirá a una tasa sin precedentes en el número de FRB detectados a estas distancias», dijo Gordon. «Los astrónomos pronto aprenderán cuán especial era el entorno de este FRB».

El título del estudio es «Una rápida ráfaga de radio en un grupo de galaxias compacto en z ~ 1». Los astrónomos detectaron por primera vez FRB 20220610A con el radiotelescopio Australian Square Kilometer Array Pathfinder en Australia Occidental y luego confirmaron su origen con el Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral en Chile.