Astrónomos rastrean por primera vez una ráfaga rápida de radio (FRB) hasta las afueras de una antigua galaxia muerta

• Las FRB son breves y potentes explosiones de radio que se encienden y desaparecen en cuestión de milisegundos
• Este fenómeno genera más energía en una sola explosión rápida que la que el Sol emite en un año entero

Imagen de archivo de una galaxia. GETTY IMAGES

Por primera vez en la historia, astrónomos de la Universidad de Northwestern (EE.UU.) y de la Universidad McGill (Canadá) han rastreado una ráfaga rápida de radio (FRB) hasta las afueras de una antigua galaxia elíptica muerta, según recoge la revista Astrophysical Journal Letters. Dicha galaxia se trata de un hogar sin precedentes para un fenómeno que previamente se asociaba con constelaciones mucho más jóvenes.

De este modo, este descubrimiento echa por tierra las suposiciones de que las FRB —breves y potentes explosiones de radio que se encienden y desaparecen en cuestión de milisegundos— emanan solo de regiones de formación estelar activa. La nueva evidencia observacional, en cambio, sugiere que los orígenes de estos misteriosos eventos cósmicos podrían ser más diversos de lo que se pensaba anteriormente.

"La teoría predominante es que las FRB provienen de magnetares formados a través de supernovas de colapso de núcleo", ha comentado la directora de uno de los estudios, Tarraneh Eftekhari, de la Universidad de Northwestern. "Ese no parece ser el caso aquí. Mientras que las estrellas jóvenes y masivas terminan sus vidas como supernovas de colapso de núcleo, no vemos ninguna evidencia de estrellas jóvenes en esta galaxia. Gracias a este nuevo descubrimiento, está surgiendo una imagen que muestra que no todas las FRB provienen de estrellas jóvenes. Tal vez haya una subpoblación de FRB que estén asociadas con sistemas más antiguos".

"Esta nueva FRB nos muestra que justo cuando uno cree que comprende un fenómeno astrofísico, el universo da un giro y nos sorprende", ha agregado el autor principal de ambos estudios, Wen-fai Fong, de la Universidad de Northwestern. "Este 'diálogo' con el universo es lo que hace que nuestro campo de la astronomía en el dominio del tiempo sea tan increíblemente apasionante".

En lugar de encontrar una galaxia joven, estas observaciones revelaron sorprendentemente que la FRB se originó en el borde de una galaxia vecina de 11.300 millones de años, ubicada a solo 2.000 millones de años luz de la Tierra. Para aprender más sobre esta inusual galaxia anfitriona, el equipo utilizó computadoras de alto rendimiento para realizar simulaciones. Descubrieron que la galaxia es extremadamente luminosa e increíblemente masiva: 100 mil millones de veces la masa de nuestro sol. "Parece ser la galaxia anfitriona de FRB más masiva hasta la fecha", ha destacado Eftekhari.

"Esta FBR es la que está más alejada de su galaxia anfitriona"

Aunque la mayoría de las FRB se originan dentro de sus galaxias, el equipo rastreó la FRB 20240209A hasta las afueras de su hogar, a 130.000 años luz del centro de la galaxia, donde existen pocas otras estrellas. "Entre toda la población de FRB, esta FRB es la que se encuentra más alejada del centro de su galaxia anfitriona", ha expresado Vishwangi Shah, estudiante de posgrado en McGill, quien dirigió el esfuerzo para determinar los orígenes de la FRB. "Esto es sorprendente y emocionante, ya que se espera que las FRB se originen dentro de las galaxias, a menudo en regiones de formación estelar. La ubicación de esta FRB, tan alejada de su galaxia anfitriona, plantea preguntas sobre cómo pueden ocurrir eventos tan energéticos en regiones donde no se están formando nuevas estrellas".

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De las casi 100 FRB que se han identificado hasta ahora en una galaxia, la mayoría probablemente se originaron a partir de magnetares, que se forman a través de supernovas de colapso de núcleo. Sin embargo, los astrofísicos postulan que el origen de la FRB 20240209A podría ser similar al de la FRB encontrada en M81.

El estudio, dirigido por McGill, analiza la posibilidad de que la nueva FRB se haya originado en un cúmulo globular denso. Estos cúmulos son sitios prometedores para magnetares posiblemente formados a través de otros mecanismos y asociados con estrellas más antiguas, incluida la fusión de dos estrellas de neutrones o el colapso de una enana blanca por su propia gravedad.

"El origen de este FRB repetitivo en un cúmulo globular es el escenario más probable para explicar por qué este FRB se encuentra fuera de su galaxia anfitriona", ha incidido Shah. "No sabemos a ciencia cierta si hay un cúmulo globular presente en la posición del FRB y hemos presentado una propuesta para utilizar el telescopio espacial James Webb para realizar observaciones de seguimiento de la ubicación del FRB", ha agregado. "Si es así, este FRB sería el segundo FRB conocido que reside en un cúmulo globular. Si no, tendríamos que considerar escenarios exóticos alternativos para el origen del FRB".

"Está claro que todavía hay mucho espacio de descubrimiento emocionante en lo que respecta a los FRB", ha concluido Eftekhari, "y que sus entornos podrían contener la clave para desvelar sus secretos".

La detección de la FRB fue en febrero de 2024

Los astrónomos detectaron por primera vez la nueva FRB —denominada FRB 20240209A— en febrero de 2024 con el Experimento Canadiense de Mapeo de la Intensidad del Hidrógeno (CHIME). Las FRB son breves y potentes explosiones de radio que se encienden y desaparecen en cuestión de milisegundos y generan más energía en una sola explosión rápida que la que el Sol emite en un año entero.

Pero este evento se repitió más de una vez. Entre el estallido inicial en febrero y julio de 2024, la misma fuente produjo otros 21 pulsos, seis de los cuales también fueron detectados por un telescopio de apoyo ubicado a 60 kilómetros de la estación principal de CHIME. Los telescopios de apoyo, versiones más pequeñas de CHIME, permiten a los astrónomos delimitar con precisión las ubicaciones específicas de las FRB en el cielo.

Después de que el equipo localizara la posición del FRB, Eftekhari y sus colaboradores se apresuraron a utilizar los telescopios de los observatorios WM Keck y Gemini para explorar el entorno circundante al evento. En una sala especializada en el campus de Evanston, los astrónomos de Northwestern tienen acceso remoto a Keck, lo que les permite observar rápidamente fenómenos de gran interés.