Resuelve el extraño misterio de las ráfagas de radio rápidas

Este trabajo demuestra que los nuevos telescopios con capacidades únicas, como el ATA, pueden proporcionar un nuevo ángulo sobre los misterios más destacados de la ciencia FRB.

Un equipo de científicos del Instituto SETI ha revelado nuevos conocimientos sobre el misterio cósmico conocido como ráfagas de radio rápidas (FRB). El descubrimiento y la observación detallada de la repetición de FRB 20220912A, realizada en el Allen Telescope Array (ATA) del Instituto SETI, ha arrojado luz sobre la naturaleza de estas señales espaciales.

Los FRB son destellos cortos e intensos de ondas de radio procedentes del espacio profundo. Si bien la mayoría ocurre sólo una vez, algunos “repetidores” envían señales más de una vez, lo que nubla aún más la comprensión de su origen. Durante 541 horas de observación, los investigadores detectaron 35 ráfagas de radio rápidas procedentes del repetidor FRB 20220912A. Las observaciones realizadas con ATA cubrieron una amplia gama de frecuencias de radio y revelaron patrones fascinantes. Los 35 FRB se encuentran en la parte inferior del espectro de frecuencia, cada uno con una firma energética única.

Los espectros dinámicos (o patrones de «cascada») de todas las ráfagas de FRB 20220912A se detectaron utilizando la matriz del Telescopio Allen, perfiles de pulso de frecuencia promedio y espectros de tiempo promedio.
Las áreas sombreadas en rojo en los gráficos de las series temporales indican el período de tiempo de subráfagas específicas, con líneas verticales rojas que marcan los límites de las subráfagas adyacentes. Crédito: Instituto SETI

Perspectivas de las observaciones del Instituto SETI

«Este trabajo es apasionante porque proporciona la confirmación de las propiedades conocidas de los FRB y el descubrimiento de algunas nuevas», dijo la Dra. Sofia Shaikh del Instituto SETI, becaria postdoctoral de NSF MPS-Ascend y autora principal. «Estamos reduciendo la fuente de las ráfagas de radio rápidas, por ejemplo, a objetos extremos como los magnetares, pero ningún modelo existente puede explicar todas las propiedades observadas hasta ahora. Fue fantástico ser parte del primer estudio FRB realizado con ATA. Este trabajo demuestra que los nuevos telescopios con capacidades únicas, como el ATA, pueden proporcionar un nuevo ángulo sobre los misterios más destacados de la ciencia FRB.

Resultados detallados publicados recientemente en la revista. Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society (MNRAS), muestra los interesantes comportamientos de los FRB. Estas señales ambiguas muestran un cambio de frecuencia hacia abajo, una conexión entre el ancho de banda y la frecuencia central y cambios en la duración de las ráfagas a lo largo del tiempo. El equipo también notó algo que no se había informado antes: hubo una disminución notable en la frecuencia central de las explosiones durante los dos meses de observación, revelando un inesperado silbido de planeo cósmico.

Dos parámetros del conjunto de datos FRB 20220912A (frecuencia central y ancho de banda) se trazan a lo largo del tiempo, en MJD, desde el comienzo de la campaña hasta su final (un período de aproximadamente 60 días). El panel a) indica que la frecuencia central de la FRB disminuye a lo largo de la campaña (con los residuos de las pautas LOWESS ajustadas y no paramétricas que se muestran a continuación en azul). El panel b) muestra la misma disminución a lo largo del tiempo para el ancho de banda. Crédito: Instituto SETI

Además, los investigadores utilizaron estas observaciones para predecir el punto de inflexión del FRB 20220912A más brillante, lo que indica su contribución a la tasa de señal cósmica general. De hecho, este objeto en particular fue responsable de un pequeño porcentaje de todas las poderosas y rápidas ráfagas de radio en el cielo durante estas observaciones.

El estudio también analizó los patrones temporales de secuencias de ráfagas, buscando repeticiones dentro y entre ráfagas de radio rápidas. No se encontró ningún patrón claro, lo que pone de relieve la imprevisibilidad de estos fenómenos celestes.

El papel del conjunto de telescopios Allen

Este trabajo demuestra el importante papel que desempeña ATA a la hora de descubrir los misterios de las ráfagas de radio rápidas. ATA tiene la capacidad única de grabar una gran cantidad de canales de frecuencia al mismo tiempo, incluso si están muy espaciados (por ejemplo, cuando algunas frecuencias son muy altas y otras muy bajas). Esto permite realizar verificaciones aleatorias a la llegada de la FRB, para limitar lo que la FRB está haciendo en frecuencias altas y bajas simultáneamente. Las actualizaciones continuas prometen más capacidades para ver ráfagas de radio rápidas y débiles en más frecuencias simultáneamente, lo que garantiza que ATA permanezca a la vanguardia del desarrollo de nuestra comprensión de las ráfagas de radio rápidas.

Allen Telescope Array (ATA) con sede en el Observatorio de Radioastronomía Hat Creek, California, EE. UU. El ATA es operado por el Instituto SETI, está diseñado como una herramienta dedicada a la búsqueda de firmas tecnológicas y tiene el potencial de ser una poderosa instalación para estudiar transitorios. Crédito: Joe Marvia

«Es emocionante ver a ATA participar en la investigación de FRB tres años después de que comenzara el programa de actualización», dijo el Dr. Wael Farah, científico del proyecto ATA en el Instituto SETI y coautor. «ATA cuenta con capacidades únicas que se están utilizando en numerosos esfuerzos de investigación, incluidas operaciones transitorias rápidas».

Este descubrimiento histórico representa un importante paso adelante en la búsqueda en curso para descubrir los secretos de los objetos extremos del universo. A medida que los científicos continúan explorando el universo, cada característica única que descubrimos nos acerca a la comprensión de los orígenes y la naturaleza de estas convincentes señales cósmicas.

Referencia: “Caracterización del FRB 20220912A recurrente utilizando el Allen Telescope Array” por Sophia Z. Sheikh, Wael Farah, Alexander W. Pollack, Andrew B.V., Simeon, Muhammad A. Shamma, Luigi F. Cruz, Roy H. Davis, David R. DeBoer, Vishal Gajjar, Phil Karn, Jamar Keetling, Wenbin Lu, Mark Masters, Pranav Premnath, Sarah Schultz, Carol Shoemaker, Gurmehar Singh y Michael Snodgrass, aceptaron. Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society.
arXiv:2312.07756