El telescopio espacial Hubble ha rastreado la ubicación de cinco breves y potentes señales cósmicas FRB (ráfagas de radio rápidas) hasta los brazos espirales de cinco galaxias distantes.
Estos eventos extraordinarios generan tanta energía en una milésima de segundo como lo hace el sol en un año. Debido a que estos pulsos de radio transitorios desaparecen en mucho menos que un abrir y cerrar de ojos, los investigadores han tenido dificultades para rastrear de dónde provienen, y mucho menos para determinar qué tipo de objeto u objetos los están causando. Por lo tanto, la mayoría de las veces, los astrónomos no saben exactamente dónde buscar.
Localizar de dónde provienen estas explosiones y, en particular, de qué galaxias se originan, es importante para determinar qué tipo de eventos astronómicos desencadenan destellos de energía tan intensos. La nueva encuesta del Hubble de ocho FRB ayuda a los investigadores a reducir la lista de posibles fuentes de FRB.
La primera FRB fue descubierta en datos archivados registrados por el observatorio de radio Parkes el 24 de julio de 2001. Desde entonces, los astrónomos han descubierto hasta 1.000 FRB, pero solo han podido asociar aproximadamente 15 de ellos a galaxias particulares.
«Nuestros resultados son nuevos y emocionantes. Esta es la primera vista de alta resolución de una población de FRB, y Hubble revela que cinco de ellos están localizados cerca o en los brazos espirales de una galaxia», dijo en un comunicado Alexandra Mannings de la Universidad de California, Santa Cruz, autor principal del estudio. «La mayoría de las galaxias son masivas, relativamente jóvenes y aún están formando estrellas. Las imágenes nos permiten tener una mejor idea de las propiedades generales de la galaxia anfitriona, como su masa y tasa de formación de estrellas, así como investigar lo que está sucediendo correctamente en la posición de FRB porque el Hubble tiene una gran resolución «.
En el estudio de Hubble, los astrónomos no solo los fijaron a todos para albergar galaxias, sino que también identificaron los tipos de ubicaciones de las que se originaron. Hubble observó una de las ubicaciones de FRB en 2017 y las otras siete en 2019 y 2020.
«No sabemos qué causa los FRB, por lo que es realmente importante usar el contexto cuando lo tenemos», dijo el miembro del equipo Wen-fai Fong de la Universidad Northwestern en Evanston, Illinois. «Esta técnica ha funcionado muy bien para identificar a los progenitores de otros tipos de transitorios, como supernovas y estallidos de rayos gamma. Hubble también jugó un papel importante en esos estudios».
Las galaxias del estudio de Hubble existieron hace miles de millones de años. Los astrónomos, por lo tanto, están viendo las galaxias como aparecieron cuando el universo tenía aproximadamente la mitad de su edad actual.
Muchos de ellos son tan masivos como nuestra Vía Láctea. Las observaciones se realizaron en luz ultravioleta e infrarroja cercana con la cámara de campo amplio 3 del Hubble.
La luz ultravioleta traza el brillo de las estrellas jóvenes a lo largo de los brazos sinuosos de una galaxia espiral. Los investigadores utilizaron las imágenes del infrarrojo cercano para calcular la masa de las galaxias y encontrar dónde residen las poblaciones de estrellas más antiguas.
Las imágenes muestran una diversidad de estructuras de brazos en espiral, desde las más apretadas hasta las más difusas, revelando cómo se distribuyen las estrellas a lo largo de estas características prominentes. Los brazos espirales de una galaxia trazan la distribución de estrellas jóvenes y masivas. Sin embargo, las imágenes del Hubble revelan que los FRB que se encuentran cerca de los brazos espirales no provienen de las regiones más brillantes, que resplandecen con la luz de grandes estrellas. Las imágenes ayudan a respaldar una imagen de que los FRB probablemente no se originan en las estrellas más jóvenes y masivas.
Estas pistas ayudaron a los investigadores a descartar algunos de los posibles desencadenantes de los tipos de estas llamaradas brillantes, incluidas las muertes explosivas de las estrellas más jóvenes y masivas, que generan estallidos de rayos gamma y algunos tipos de supernovas. Otra fuente poco probable es la fusión de estrellas de neutrones, los núcleos aplastados de estrellas que acaban con sus vidas en explosiones de supernovas. Estas fusiones tardan miles de millones de años en ocurrir y generalmente se encuentran lejos de los brazos espirales de las galaxias más antiguas que ya no están formando estrellas.
Los resultados del Hubble son consistentes con el modelo principal de que los FRB se originan a partir de explosiones de magnetar jóvenes. Los magnetares son un tipo de estrella de neutrones con poderosos campos magnéticos. Se les llama los imanes más fuertes del universo, y poseen un campo magnético que es 10 billones de veces más poderoso que el imán de la puerta de un refrigerador. El año pasado, los astrónomos vincularon las observaciones de un FRB detectado en nuestra galaxia, la Vía Láctea, con una región donde reside un magnetar conocido.
La investigación se publicará en The Astrophysical Journal.
