Burbuja de plasma da origen a estallidos de radio más potentes del universo

Un grupo internacional de astrónomos ha descubierto que una burbuja de plasma es la causa de la emisión continua observada en algunas ráfagas rápidas de radio, uno de los fenómenos cósmicos más enérgicos y misteriosos del universo.

Las ráfagas rápidas de radio (FRBs, por sus siglas en inglés), descubiertas hace poco más de una década, emiten pulsos que duran solo unos milisegundos pero liberan una enorme cantidad de energía en el rango de las ondas de radio, situándolas entre los fenómenos más enérgicos conocidos.

No obstante, los mecanismos físicos detrás de las FRBs siguen siendo un enigma, constituyendo una de las cuestiones más intrigantes de la astrofísica moderna, según señala el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC). En algunos casos, el breve destello de una FRB se acompaña de una emisión de radio más débil pero persistente.

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Un equipo internacional, liderado por el Instituto Nacional de Astrofísica de Italia (INAF) y con la participación del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), ha demostrado que esta emisión continua proviene de una burbuja de plasma, arrojando nueva luz sobre la naturaleza de estos fenómenos cósmicos.

Este estudio, que involucró a investigadores de institutos y universidades de Italia, China, Estados Unidos, España y Alemania, registró la emisión de radio persistente más débil detectada hasta la fecha para una FRB específica.

Se trata de FRB20201124A, una ráfaga rápida de radio cuya fuente está ubicada en una galaxia a unos 1.300 millones de años luz de la Tierra.

Las primeras observaciones se realizaron con el radiotelescopio Very Large Array (VLA) en Estados Unidos, y los datos permitieron al equipo científico confirmar la teoría de que una burbuja de plasma es la responsable de la emisión de radio persistente en las FRBs.

“Hemos podido demostrar mediante observaciones que la emisión continua detectada en algunas ráfagas rápidas de radio se comporta como se esperaba en el modelo de emisión nebular, es decir, una ‘burbuja’ de gas ionizado que rodea el motor central que genera la FRB”, explica Gabriele Bruni, investigador del INAF en Roma y autor principal del nuevo estudio.

“En particular, a través de observaciones de radio de FRB20201124A, una de las ráfagas más cercanas a la Tierra, pudimos medir la débil emisión continua proveniente del mismo lugar que la FRB”, añade el investigador.

Es notable que FRB20201124A es un evento recurrente, algo poco común ya que solo alrededor del 10% de las aproximadamente 800 FRBs conocidas se repiten, añade el IAC. Detectada por primera vez en noviembre de 2020, nuevas ráfagas de radio fueron registradas en marzo de 2021 provenientes de la misma región del cielo, indica EFE.

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“Gracias a esto, fue posible determinar su posición dentro de la galaxia anfitriona con una incertidumbre de unos pocos milisegundos de arco”, indica Ángela Gardini, investigadora del IAA-CSIC y coautora del estudio.

“Su localización precisa y su relativa cercanía en comparación con otras FRBs lo convirtieron en un objetivo ideal para estudiar las condiciones físicas de su entorno”, añade la investigadora.

En trabajos anteriores, los investigadores habían identificado la emisión continua en la galaxia anfitriona de esta FRB, pero no pudieron medir la posición de la ráfaga con suficiente precisión para asociar ambos fenómenos.

Para este nuevo estudio, el equipo realizó una campaña de observación en diferentes bandas, crucial para separar la fuente compacta de la débil emisión difusa.

En particular, fueron determinantes las observaciones realizadas con el interferómetro NOEMA, situado en Plateau de Bure en los Alpes franceses, y el instrumento MEGARA del Gran Telescopio Canarias (Grantecan), ubicado en el Observatorio del Roque de los Muchachos en La Palma, España.