Los astrónomos que utilizaron el telescopio espacial Hubble rastrearon dos ráfagas de radio cortas y potentes hasta los brazos espirales de las dos galaxias que se muestran arriba. Las dos fotos de la izquierda muestran las imágenes completas del Hubble de cada galaxia. Las dos imágenes mejoradas digitalmente a la derecha muestran la estructura en espiral de cada galaxia con mayor detalle. Los nombres de catálogo de la serie son FRB 190714 (fila superior) y FRB 180924 (fila inferior). Las galaxias están lejos de la Tierra y parece que se veían hace miles de millones de años. Las líneas ovaladas de puntos en cada una de las cuatro fotos indican la ubicación de las brillantes bengalas de radio. Crédito: CIENCIA: NASA, ESA, Alexandra Mannings (UC Santa Cruz), Wen-fai Fong (Noroeste) PROCESAMIENTO DE IMÁGENES: Alyssa Pagan (STScI)
Los astrónomos que utilizan el telescopio espacial Hubble han rastreado la ubicación de cinco breves y potentes ráfagas de radio en los brazos espirales de cinco galaxias distantes.
Estos eventos inusuales, llamados llamaradas de radio rápidas (FRB), generan tanta energía en una milésima de segundo como lo hace el sol en un año. Dado que estos pulsos de radio transitorios se desvanecen en mucho menos tiempo que un abrir y cerrar de ojos, los científicos han tenido dificultades para averiguar de dónde vienen, y mucho menos qué tipo de objeto u objetos los están causando. Por lo tanto, la mayoría de las veces, los astrónomos no saben exactamente dónde buscar.
De dónde provienen estos estallidos, y en particular de qué galaxias provienen, es importante para determinar qué tipos de eventos astronómicos desencadenan tan intensos estallidos de energía. Un nuevo estudio de Hubble que involucra ocho FRB está ayudando a los científicos a reducir la lista de posibles fuentes de FRB.
Flash por la noche
El primer FRB fue descubierto en datos archivados registrados por el Radio Observatorio Parkes el 24 de julio de 2001. Desde entonces, los astrónomos han descubierto hasta 1,000 FRB, pero solo han podido asociar alrededor de 15 de ellos con galaxias específicas.
“Nuestros resultados son nuevos y emocionantes. Esta es la primera vista de alta resolución de la población de FRB, y Hubble revela que cinco de ellos están ubicados cerca o en los brazos espirales de la galaxia ”, dijo Alexandra Mannings de la Universidad de California en Santa Cruz, autora principal del estudio. “La mayoría de las galaxias son masivas, relativamente jóvenes y aún forman estrellas. Las imágenes nos permiten obtener una mejor imagen de las propiedades generales de las galaxias anfitrionas, como la masa y las tasas de formación de estrellas, e investigar lo que realmente está sucediendo en el FRB porque el Hubble tiene una resolución tan grande ‘.
Buscando alrededor de las enigmáticas llamaradas de radio rápidas (FRB), los astrónomos que usaron el telescopio espacial Hubble rastrearon cuatro de ellos hasta los brazos espirales de las cuatro galaxias distantes que se muestran en la imagen. Las series están catalogadas como FRB 190714 (arriba a la izquierda), FRB 191001 (arriba a la derecha), FRB 180924 (abajo a la izquierda) y FRB 190608 (abajo a la derecha). Dado que estos pulsos de radio desaparecen en mucho menos tiempo que en un abrir y cerrar de ojos, ha sido difícil para los científicos determinar de dónde provienen. Usando la visión nítida del Hubble, los astrónomos señalaron su ubicación (marcada por líneas ovaladas de puntos) en los brazos espirales de las galaxias. Crédito: CIENCIA: NASA, ESA, Alexandra Mannings (UC Santa Cruz), Wen-fai Fong (Noroeste) PROCESAMIENTO DE IMÁGENES: Alyssa Pagan (STScI)
En el estudio de Hubble, los astrónomos no solo los fijaron a todos en sus galaxias anfitrionas, sino que también identificaron los tipos de lugares de donde se originaron. Hubble observó una de las ubicaciones de FRB en 2017 y las otras siete en 2019 y 2020.
“No sabemos qué causa la FRB, por lo que es muy 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 en la identificación de los antepasados de otros tipos de transitorios, como las supernovas y los estallidos de rayos gamma. Hubble también jugó un papel importante en esta investigación.
Las galaxias del Estudio Hubble existieron hace miles de millones de años. Por lo tanto, los astrónomos ven las galaxias tal 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 bajo luz ultravioleta e infrarroja cercana con una cámara Hubble Wide Field 3.
La luz ultravioleta sigue el resplandor de las estrellas jóvenes colgadas a lo largo de los brazos retorcidos de una galaxia espiral. Los científicos utilizaron imágenes del infrarrojo cercano para calcular la masa de las galaxias y determinar dónde están las poblaciones de estrellas más antiguas.
Ubicación, ubicación, ubicación
Las imágenes muestran la estructura diversa del brazo en espiral, desde enrollado apretadamente hasta más difuso, mostrando la distribución de estrellas a lo largo de estas características distintivas. Los brazos espirales de la galaxia rastrean la ubicación de estrellas jóvenes y masivas. Sin embargo, las imágenes del Hubble muestran que los FRB que se encuentran cerca de los brazos espirales no son de las regiones más brillantes que están brillando con la luz de poderosas estrellas. Las imágenes ayudan a confirmar la imagen de que los FRB probablemente no son de las estrellas más jóvenes y masivas.
Estas pistas han ayudado a los científicos a descartar algunos de los posibles desencadenantes de estos maravillosos estallidos, incluida la muerte explosiva de las estrellas más jóvenes y masivas que generan estallidos de rayos gamma y algunos tipos de supernovas. Otra fuente poco probable es una fusión de estrellas de neutrones, núcleos de estrellas triturados que terminan con sus vidas en explosiones de supernovas. Estas fusiones tardan miles de millones de años y suelen estar distantes de los brazos espirales de las galaxias más antiguas que ya no forman estrellas.
Monstruos magnéticos
Sin embargo, los resultados del equipo Hubble están en línea con el modelo líder según el cual los FRB se derivan de explosiones de magnetar jóvenes. Los magnetares son un tipo de estrella de neutrones con fuertes campos magnéticos. Se les llama los imanes más fuertes del universo y su campo magnético es 10 billones de veces más fuerte que el imán de la puerta del refrigerador. El año pasado, los astrónomos vincularon las observaciones de los FRB detectados en nuestra galaxia, la Vía Láctea, con la región del magnetar conocido.
“Debido a sus fuertes campos magnéticos, los magnetares son bastante impredecibles”, explicó Fong. “En este caso, se cree que las FRB provienen de las llamaradas de una magnetar joven. Las estrellas masivas pasan por la evolución estelar y se convierten en estrellas de neutrones, algunas de las cuales pueden estar altamente magnetizadas, lo que lleva a llamaradas y procesos magnéticos en sus superficies que pueden emitir luz. Nuestro estudio se ajusta a esa imagen y excluye a los antepasados FRB muy jóvenes o muy viejos “.
Las observaciones también ayudaron a los científicos a fortalecer la asociación de las FRB con galaxias masivas de formación estelar. Las observaciones anteriores desde tierra de algunas posibles galaxias anfitrionas de FRB no han detectado estructuras básicas como los brazos espirales en muchas de ellas con tanta claridad. Por lo tanto, los astrónomos no pudieron descartar la posibilidad de que los FRB provengan de una galaxia enana escondida debajo de una galaxia masiva. Según el coautor Sunil Simha de la Universidad de California en Santa Cruz, en el nuevo estudio de Hubble, el procesamiento y el análisis de imágenes cuidadosos permitieron a los científicos excluir las galaxias enanas subyacentes.
Si bien los resultados del Hubble son emocionantes, los científicos dicen que se necesitan más observaciones para obtener una imagen más final de estos enigmáticos destellos y para identificar mejor su origen. “Es un campo tan nuevo y emocionante”, dijo Fong. “Encontrar estos eventos localizados es una pieza importante del rompecabezas y una pieza única del rompecabezas en comparación con lo que se ha hecho antes. Esta es una contribución única de Hubble “.
Los resultados del equipo aparecerán en el próximo número. El diario astrofísico.
Proporcionado por el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA