Observaciones de Ráfagas Rápidas de Radio profundizan misterio astronómico

Astrónomos identificaron el origen de una Ráfaga Rápida de Radio de repetición en una galaxia espiral cercana, desafiando las teorías sobre la fuente desconocida de estos pulsos

6 Enero 2020

Observaciones realizadas con el telescopio de 8 metros de Gemini Norte -uno de los programas del Laboratorio Nacional de Investigación en Astronomía Óptica e Infrarroja de la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos-, permitieron a los astrónomos identificar con precisión la ubicación de una Ráfaga Rápida de Radio (FRB por sus siglas en inglés) en una galaxia cercana, la que se convirtió en la fuente conocida más cercana a la Tierra y la tercera fuente de ráfaga repetitiva con una ubicación precisa en el cielo. La fuente de esta explosión de ondas de radio está localizada en un entorno radicalmente distinto al observado en estudios previos. Este descubrimiento desafía las suposiciones de los investigadores respecto del origen de estos enigmáticos eventos extragalácticos.

Uno de los misterios sin resolver de la astronomía se ha convertido en algo aún más enigmático. Las fuentes de las Ráfagas Rápidas de Radio -estallidos repentinos de ondas de radio con una duración de apenas unas milésimas de segundos-, son un misterio desde su descubrimiento en 2007. Ahora, una investigación publicada en la revista Nature, y presentada en la 235ta reunion de la American Astronomical Society, da cuenta del origen de una Ráfaga Rápida de Radio en un inesperado medio ambiente ubicado en una galaxia espiral cercana. Observaciones del telescopio de 8 metros de Gemini Norte, del Laboratorio Nacional de Investigación en Astronomía Óptica e Infrarroja de la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos (NOIRLab) situado en Maunakea, Hawai‘i, jugó un rol fundamental en este descubrimiento, lo que hace que la naturaleza de estos pulsos sea aún más enigmática.

Las fuentes de FRB y su naturaleza son un misterio -muchas son explosiones aisladas, pero muy pocas emiten más de un destello repetido. La reciente FRB descubierta -designada con el poco poético nombre “FRB 180916.J0158+65”- es una de las cinco únicas fuentes de FRB cuya ubicación se conoce con precisión y apenas la segunda fuente que evidencia ráfagas de repetición. Dichas FRB se consideran localizadas y pueden estar relacionadas con una galaxia distante particular, lo que permite a los astrónomos efectuar observaciones adicionales que pueden proporcionar mayor información sobre el origen del pulso de radio.  

“La ubicación de este objeto es radicalmente diferente no sólo de las FRB de repetición previamente localizadas, sino también de todos las FRB estudiadas" , explica Kenzie Nimmo, estudiante de doctorado en la Universidad de Ámsterdam y uno de los autores principales de la investigación. “Esto reduce las diferencias entre Ráfagas Rápidas de Radio de repetición y de no repetición. Puede ser que las FRB se produzcan en un gran zoológico de locaciones en todo el Universo y sólo requieren algunas condiciones específicas para ser visibles”.

Establecer la ubicación de FRB 180916.J0158 + 65 requirió observaciones tanto en longitudes de ondas de radio como ópticas. Las FRB sólo se pueden detectar con radiotelescopios, por lo que las observaciones de radio son fundamentales para determinar la posición exacta de una FRB en el cielo. Esta FRB en particular fue descubierta por primera vez por el conjunto de radiotelescopios canadienses “CHIME” en 2018 [1]. La nueva investigación utilizó la Red Europea VLBI (EVN) [2] para localizar con precisión la fuente, pero medir la distancia exacta y el entorno local de la fuente de radio sólo fue posible con observaciones ópticas de seguimiento realizadas con el telescopio de Gemini Norte. El Observatorio internacional de Gemini comprende telescopios en ambos hemisferios, lo que les permite acceder a todo el cielo nocturno.

"Utilizamos las cámaras y los espectrógrafos del telescopio Gemini Norte para obtener imágenes de las tenues estructuras de la galaxia donde reside la FRB, así como para medir su distancia y analizar su composición química", explicó Shriharsh Tendulkar, miembro postdoctoral en la Universidad McGill en Montreal, Canadá, quien dirigió las observaciones de Gemini [3] y el posterior análisis de datos. "Estas observaciones mostraron que la FRB se origina en un brazo espiral de la galaxia, en una región donde se forman estrellas rápidamente", concluyó.

Sin embargo, la fuente de FRB 180916.J0158 + 65, que se encuentra a unos 500 millones de años luz de la Tierra, fue inesperada y demuestra que las FRB no necesariamente están vinculadas a un tipo particular de galaxia o entorno, profundizando aún más este misterio astronómico [4].

"Esta es la FRB más cercana a la Tierra que se ha descubierto", explica Benito Marcote, del Joint Institute for VLBI European Research Infrastructure Consortium y autor principal del artículo de Nature . Sorprendentemente, se encontró en un entorno radicalmente diferente al de las cuatro FRB localizadas anteriormente, el cual desafía nuestras ideas sobre cuál podría ser la fuente de estas explosiones", enfatizó.

The researchers hope that further studies will reveal the conditions that result in the production of these mysterious transient radio pulses, and address some of the many unanswered questions they pose. Corresponding author Jason Hessels of the Netherlands Institute for Radio Astronomy (ASTRON) and the University of Amsterdam states that “our aim is to precisely localize more FRBs and, ultimately, understand their origin.”

“Es un placer ver cómo distintas instalaciones astronómicas se complementan unas a otras durante investigaciones complejas y de alta prioridad como ésta”, concluyó Luc Simard, miembro de la Junta de Gemini y Director General de NRC-Herzberg (que alberga CHIME) y la Oficina Nacional de Canadá en Gemini. “Estamos particularmente honrados de tener la oportunidad de realizar observaciones astronómicas en Maunakea, en Hawai’i. Las condiciones de observación excepcionales de este lugar son vitales para realizar descubrimientos astronómicos como éste”.

Chris Davis, Responsable de Programas de la Fundación Nacional de la Ciencia para Gemini, agregó que “Comprender el origen de las FRB sin duda será un apasionante desafío para los astrónomos en la próxima década; estamos seguros que Gemini jugará un rol importante en esto y es muy oportuno que Gemini haya realizado estas cruciales observaciones al comienzo de la nueva década”.

Notas

[1] La colaboración del Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME) opera un radiotelescopio innovador en el Dominion Radio Astrophysical Observatory en Canadá. La novedosa construcción del telescopio CHIME lo hace particularmente hábil para descubrir FRB tales como FRB 180916.J0158 + 65.

[2] Las observaciones de radio se realizaron utilizando ocho radiotelescopios de la European Very Long Baseline Interferometry Network (EVN) tras el descubrimiento de FRB 180916.J0158 + 65 por la Colaboración CHIME / FRB.

[3] Las observaciones de Gemini se realizaron entre julio y septiembre de 2019 utilizando el Espectrógrafo Multi-Objeto de Gemini (GMOS), en el telescopio Gemini Norte, en Maunakea, Hawai‘i.

[4] Antes de las observaciones publicadas hoy, la evidencia insinuaba la posibilidad de que se formaran FRB repetidas y no repetidas en entornos muy diferentes. Se encontró que la única FRB que se repite, aparte de la FRB 180916.J0158 + 65 con una ubicación precisa, habita en una región de formación estelar masiva dentro de una galaxia enana. Por el contrario, las tres FRB no repetidas localizadas se han encontrado en galaxias masivas y parecen no estar asociadas con las regiones formadoras de estrellas, lo que lleva a especular que habría dos tipos separadas de FRB.

Más Información

Esta investigación fue presentada en el artículo científico publicado en la revista Nature con el título: “A repeating fast radio burst source localized to a nearby spiral galaxy” (sic).

NOIRLab de NSF (Laboratorio Nacional de Investigación en Astronomía Óptica-Infrarroja de NSF), el centro de EE. UU. para la astronomía óptica-infrarroja en tierra, opera el Observatorio internacional Gemini (una instalación de NSF, NRC–Canada, ANID–Chile, MCTIC–Brasil, MINCyT–Argentina y KASI – República de Corea), el Observatorio Nacional Kitt Peak (KPNO), el Observatorio Interamericano Cerro Tololo (CTIO), el Centro de Datos para la Comunidad Científica (CSDC) y el Observatorio Vera C. Rubin (en cooperación con SLAC National Accelerator Laboratory del DOE). Está administrado por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía (AURA) en virtud de un acuerdo de cooperación con NSF y tiene su sede en Tucson, Arizona. La comunidad astronómica tiene el honor de tener la oportunidad de realizar investigaciones astronómicas en Iolkam Du’ag (Kitt Peak) en Arizona, en Maunakea, en Hawai, y en Cerro Tololo y Cerro Pachón en Chile. Reconocemos y apreciamos el importante rol cultural y la veneración que estos sitios tienen para la Nación Tohono O’odham, para la comunidad nativa de Hawai y para las comunidades locales en Chile, respectivamente.

El equipo de investigación estuvo compuesto por B. Marcote (Joint Institute for VLBI ERIC, Holanda), K. Nimmo (Netherlands Institute for Radio Astronomy, The Netherlands and Anton Pannekoek Institute for Astronomy, Universidad de Ámsterdam, Holanda), J. W. T. Hessels (Netherlands Institute for Radio Astronomy, The Netherlands and Anton Pannekoek Institute for Astronomy, Universidad de Ámsterdam, Holanda), S. P. Tendulkar (Department of Physics and McGill Space Institute, Universidad McGill, Canadá), C. G. Bassa (Netherlands Institute for Radio Astronomy, Holanad), Z. Paragi (Joint Institute for VLBI ERIC, Holanda), A. Keimpema (Joint Institute for VLBI ERIC, Holanda), M. Bhardwaj (Department of Physics and McGill Space Institute, Universidad McGill, Canadá), R. Karuppusamy (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Alemania), V. M. Kaspi (Department of Physics and McGill Space Institute, Universidad McGill, Canadá), C. J. Law (Department of Astronomy and Owens Valley Radio Observatory, California Institute of Technology, EEUU), D. Michilli (Department of Physics and McGill Space Institute, Universidad McGill, Canadá), K. Aggarwal (Department of Physics and Astronomy and Center for Gravitational Waves and Cosmology, Universidad de West Virginia, EEUU), B. Andersen (Department of Physics and McGill Space Institute, Universidad McGill, Canadá), A. M. Archibald (Anton Pannekoek Institute for Astronomy, Universidad de Ámsterdam, Holanda y de la School of Mathematics, Physics, and Statistics, Universidad de Newcastle, RU), K. Bandura (Department of Physics and Astronomy and Center for Gravitational Waves and Cosmology, Universidad de West Virginia, EEUU), G. C. Bower (Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics, Hawai’i, EEUU), P. J. Boyle (Department of Physics and McGill Space Institute, Universidad McGill, Canadá), C. Brar (Department of Physics and McGill Space Institute, Universidad McGill, Canadá), S. Burke-Spolaor (Department of Physics and Astronomy and Center for Gravitational Waves and Cosmology, Universidad de West Virginia, EEUU) B. J. Butler (National Radio Astronomy Observatory, EEUU) T. Cassanelli (Department of Astronomy and Astrophysics and Dunlap Institute for Astronomy and Astrophysics, Universidad de Toronto, Canadá), P. Chawla (Department of Physics and McGill Space Institute, Universidad McGill, Canadá), P. Demorest (National Radio Astronomy Observatory, EEUU), M. Dobbs (Department of Physics and McGill Space Institute, Universidad McGill, Canadá), E. Fonseca (Department of Physics and McGill Space Institute, Universidad McGill, Canadá), U. Giri (Perimeter Institute for Theoretical Physics and Department of Physics and Astronomy, Universidad de Waterloo, Canadá), D. C. Good (Department of Physics and Astronomy, Universidad de British Columbia, Canadá), K. Gourdji (Anton Pannekoek Institute for Astronomy, Universidad de Ámsterdam, Holanda), A. Josephy (Department of Physics and McGill Space Institute, Universidad McGill, Canadá), A. Yu. Kirichenko (Ioffe Institute, San Petersburgo, Rusia y del Department of Space, Earth and Environment, Universidad Chalmers de Tecnología, Onsala Space Observatory, Suecia), F. Kirsten (Department of Space, Earth and Environment, Universidad Chalmers de Tecnología, Onsala Space Observatory, Suecia), T. L. Landecker (Dominion Radio Astrophysical Observatory, Herzberg Astronomy and Astrophysics Research Centre, National Research Council Canada), D. Lang (Perimeter Institute for Theoretical Physics, Canadá), T. J. W. Lazio (Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, EEUU) D. Z. Li (Department of Physics, University of Toronto y Canadian Institute for Theoretical Astrophysics, Canadá), H.-H. Lin (Canadian Institute for Theoretical Astrophysics, Canadá), J. D. Linford (National Radio Astronomy Observatory, EEUU), K. Masui (MIT Kavli Institute for Astrophysics and Space Research and Department of Physics, Massachusetts Institute of Technology, EEUU), J. Mena-Parra (MIT Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, Massachusetts Institute of Technology, EEUU), A. Naidu (Department of Physics and McGill Space Institute, Universidad McGill, Canada), C. Ng (Dunlap Institute for Astronomy and Astrophysics, Universidad de Toronto, Canadá), C. Patel (Department of Physics and McGill Space Institute, Universidad McGill, Canadá), U.-L. Pen (Department of Physics and McGill Space Institute, Universidad McGill; Perimeter Institute for Theoretical Physics; Canadian Institute for Theoretical Astrophysics; Canadian Institute for Advanced Research, Canadá), Z. Pleunis (Department of Physics and McGill Space Institute, Universidad McGill, Canadá), M. Rafiei-Ravandi (Perimeter Institute for Theoretical Physics, Canadá), M. Rahman (Dunlap Institute for Astronomy and Astrophysics, Universidad de Toronto, Canadá), A. Renard (Dunlap Institute for Astronomy and Astrophysics, Universidad de Toronto, Canadá), P. Scholz (Dunlap Institute for Astronomy and Astrophysics, University of Toronto, and Dominion Radio Astrophysical Observatory, Herzberg Astronomy and Astrophysics Research Centre, National Research Council Canada), S. R. Siegel (Department of Physics and McGill Space Institute, Universidad McGill, Canadá), K. M. Smith (Perimeter Institute for Theoretical Physics, Canadá), I. H. Stairs (Department of Physics and Astronomy, University of British Columbia, Canadá), K. Vanderlinde (Dunlap Institute for Astronomy and Department of Astronomy and Astrophysics, Universidad de Toronto, Canadá), y A. V. Zwaniga (Department of Physics and McGill Space Institute, Universidad McGill, Canadá).

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Peter Michaud
NewsTeam Manager
NSF’s National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory, Gemini Observatory, Hilo HI
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Correo electrónico: pmichaud@gemini.edu

Jason Hessels
University of Amsterdam & ASTRON
Tel: +31 610260062
Correo electrónico: j.w.t.hessels@uva.nl

Shriharsh Tendulkar
McGill University
Correo electrónico: shriharsh@physics.mcgill.ca

Esta es una traducción del Comunicado de Prensa de NOIRLab noirlab2002.