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Sobre el esquivo origen de las ráfagas rápidas de radio

ARTÍCULO 1:

  • Título: “The host galaxy of a fast radio burst”
  • Autor: E. F. Keane et al.
  • Institución del primer autor: Square Kilometer Array Organisation, Jodrell Bank Observatory, UK.
  • Estado: Publicado en Nature el 25 de febrero de 2016

ARTÍCULO 2:

Crédito de la imagen destacada: Fotografía de John Sarkissian, preparada por Adrian Pingstone (CSIRO, Parkes Observatory)

 

Las ráfagas rápidas de radio (FRBs, por sus siglas en inglés) son pulsos transitorios en radio que no duran más que unos pocos milisegundos. El primer evento de esta clase se descubrió en 2007, analizando datos de archivo tomados en 2001 con el radiotelescopio Parkes en Australia, retratado en la imagen destacada. A día de hoy se conocen un par de decenas de estos eventos e incluso se ha conseguido observarlos en tiempo real en lugar de buscarlos en datos de archivo. Sin embargo, más allá del consenso sobre su origen extragaláctico, no hay muchas certezas sobre su naturaleza. Su origen continúa siendo un misterio debido principalmente a la imposibilidad de localizar la dirección de la que proviene la ráfaga dentro del gran campo de visión del radiotelescopio. Estudios teóricos han propuesto algunos escenarios para explicar estos eventos, como fulguraciones de magnetares, fusiones de estrellas de neutrones o fenómenos asociados a estallidos de rayos gamma.

En el primer artículo de este post, Keane y su equipo parecían haber identificado por primera vez la galaxia desde la que nos llegaba una ráfaga rápida de radio: FRB150418. El descubrimiento favorecía el escenario de la fusión de estrellas de neutrones como origen de las FRBs, y tenía implicaciones profundas en estudios cosmológicos. Unos días más tarde, Williams y Berger demostraron en el segundo artículo que FRB150418 y la galaxia que supuestamente lo hospedaba no tienen relación, desacreditando el resultado de los primeros autores.

 

FRB150418

Figura 1: (Figura 3 del artículo 1) El cuadro principal muestra una imagen de gran campo en falso color de donde provino FRB150418. Los círculos representan el patrón de campos de visión de los receptores del radiotelescopio Parkes. Los cuadros de la derecha detallan distintos zooms de la galaxia de la que supuestamente provino FRB150418. Las elipses azules del último cuadro abajo a la derecha indican la posición del evento transitorio observado en radio con ATCA.

 

La ráfaga FRB150418 y la galaxia WISE 0716-19

El 18 de abril de 2015 se detectó una ráfaga de radio rápida, bautizada como FRB150418, con el radiotelescopio Parkes y dentro del programa de búsqueda en tiempo real de púlsares y estallidos de radio extragalácticos (SUPERB). Un par de horas más tarde comenzaba una extensa campaña de seguimiento para aportar nuevos datos sobre la naturaleza de este tipo de eventos. Las observaciones realizadas con el Australia Telescope Compact Array (ATCA) encontraron una fuente de emisión radio que mostraba variación temporal, es decir, su brillo decaía con el tiempo. Después de seis días, el brillo de esta fuente, la galaxia WISE 0716-19, se estabilizaba a un nivel compatible con lo que se esperaría para una galaxia elíptica a un redshift de 0.5. Nótese en la figura 2, que dicho nivel quiescente queda acotado por solamente tres puntos en la curva de luz.

Observaciones con los telescopios ópticos Subaru y Hale confirmaron que WISE 0716-19 es ciertamente una galaxia elíptica a un redshift de 0.492 ± 0.008. Las galaxias elípticas se caracterizan por su escaso contenido de gas y baja formación estelar, de modo que cualquier escenario que requiera estrellas jóvenes para explicar cómo ocurren las FRBs se ve muy desfavorecido. La duración del evento transitorio, unos seis días, apuntaría más hacia un estallido de rayos gamma corto (sGRB), que se piensa que están relacionados con la fusión de dos estrellas de neutrones. No todos las FRB que se conocen encajan con este escenario, de modo que este descubrimiento implicaría más de un canal para producir FRBs.

Pero aún hay más implicaciones. Cuando la radiación atraviesa el plasma que puebla el universo, ésta interacciona con partículas cargadas como los electrones y se retrasa. Este retraso es mayor para las frecuencias menores, ya que la radiación es menos energética. Midiendo este retraso podemos saber qué cantidad de electrones hay entre nosotros y el punto en el que se originó la radiación, a través de una magnitud conocida como medida de dispersión. Como en este caso concreto también conocemos la distancia a través del redshift, se pueden estudiar algunas cuestiones cosmológicas como la densidad de la materia normal  en el universo. Los autores obtienen una densidad de Ω = 0.049 ± 0.013, que es compatible con lo que cabe esperar según nuestro entendimiento actual del universo (4% materia normal, no materia oscura ni energía oscura).

 

RadioLightcurves

Figura 2: (Izquierda, figura 2 del artículo 1) Curva de luz en radio con las observaciones del seguimiento de FRB150418. Los autores del primer artículo interpretan el gráfico como un evento transitorio asociado a la FRB de una duración de 6 días, seguido por la vuelta a la quiescencia de la galaxia huésped. (Derecha, figura 1 del artículo 2) Curva de luz en radio con las observaciones del seguimiento de FRB150418 con ATCA. Los autores del segundo artículo interpretan las observaciones como variabilidad característica de AGNs.

 

La galaxia WISE 0716-19 se vuelve más brillante 

Sin embargo, según Williams y Berger, autores del segundo artículo, la galaxia huésped y FRB150418 no están relacionados. En su artículo argumentan que una curva de luz con solamente cinco puntos no es suficiente para establecer el nivel de emisión quiescente de la galaxia y descartar actividad variable de un AGN. Aunque en el artículo original reanalizan las observaciones originales, en un telegrama informan de que nuevas observaciones con VLA confirman que el brillo la galaxia huésped es significativamente mayor que el nivel quiescente que Keane y colaboradores proponen.

Williams y Berger ofrecen también otros argumentos. Por ejemplo, dada la baja formación estelar cualquier emisión en radio durante quiescencia no puede provenir de formación estelar, apuntando directamente a un AGN como el candidato más plausible. Por otro lado, la forma y la energía que tiene el espectro en radio no es compatible con ningún estallido de rayos gamma, así que el escenario de la fusión de dos estrellas de neutrones no sería posible con las observaciones de las que se disponen.

El resultado de Keane y su equipo se considera desacreditado. Aún no conocemos ninguna galaxia que hospede una ráfaga rápida de radio, ni tenemos pistas sobre sus progenitores. Se necesitan más observaciones, tal vez de nuevos instrumentos como el Radiotelescopio de Apertura Esférica de 500 metros (Guizhou, China).

Comentarios

2 comentarios en “Sobre el esquivo origen de las ráfagas rápidas de radio

  1. Reblogueó esto en Dreaming of starsy comentado:

    Mi nuevo artículo en astrobitos, analizando el reciente resultado publicado en Nature en el que se encontraba por primera vez la galaxia huésped de una ráfaga rápida de radio. El esperado resultado, que causó revuelo en el campo, se desvaneció en tan sólo unos días cuando otros astrónomos trataron de revalidarlo y aportar nuevas observaciones. Cosas que pasan en la ciencia…

    Publicado por AstroRoque | 11/03/2016, 11:20

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