Es probable que los fuegos artificiales estén apagándose en su vecindario a medida que las celebraciones de Año Nuevo llegan a su fin. Sin embargo, para las estrellas de neutrones, que son estrellas muertas que giran tan rápido que pueden celebrar el Año Nuevo Terrestre aproximadamente dos veces por segundo, es posible que los fuegos artificiales cósmicos nunca terminen.
Una nueva investigación sugiere que los fuegos artificiales celestes generados en entornos altamente magnéticos cercanos a algunos estrellas de neutrones podría explicar rápidas y misteriosas explosiones de energía llamadas ráfagas de radio rápidas (FRB).
Aunque esta conexión se ha establecido muchas veces antes, estos resultados, publicados el miércoles (1 de enero) en la revista Naturaleza, son novedosos porque muestran que los FRB parecen originarse muy cerca de estas estrellas muertas extremas. Esa distancia equivale a apenas el doble de la distancia entre Nueva York y Los Ángeles.
“En estos entornos de estrellas de neutrones“Los campos magnéticos están realmente en los límites de lo que el universo puede producir”, dijo el líder del equipo e investigador del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), Kenzie Nimmo, postdoctorado en el Instituto Kavli de Astrofísica e Investigación Espacial. dijo en un comunicado.
Ráfagas de radio rápidas y estrellas de neutrones
Por muy impresionantes que puedan ser los espectáculos de luces generados por los fuegos artificiales terrestres creados por el hombre, los FRB los avergüenzan.
Con una duración de sólo una milésima de segundo, un FRB puede emitir la misma energía que necesitaría el sol Tres días para irradiar. Como resultado, estas poderosas explosiones de energía pueden eclipsar a galaxias enteras.
Este increíble poder puede llevarle a concluir que los FRB son raros, pero ese no es el caso. Desde que los astrónomos detectaron el primer FRB en 2007, se han detectado miles. Algunas entran en erupción hasta a 8 mil millones de años luz de distancia, y otras están tan cerca que ocurren dentro del Vía Láctea.
Aunque brillante y común, la causa de los FRB ha logrado seguir siendo un misterio. Sin embargo, su poder los ha vinculado a los ambientes más extremos del universo: las regiones alrededor de las estrellas de neutrones.
“Ha habido mucho debate sobre si esta brillante emisión de radio podría siquiera escapar de ese plasma extremo”, dijo Nimmo.
Las estrellas de neutrones son restos estelares creados cuando las estrellas masivas mueren y sus núcleos, con masas alrededor de una o dos veces la del Sol, se aplastan hasta un ancho de alrededor de 12 millas (20 kilómetros). Las estrellas de neutrones con potentes campos magnéticos se conocen como “magnetares“.
“Alrededor de estas estrellas de neutrones altamente magnéticas, también conocidas como magnetares, no pueden existir átomos; simplemente serían destrozados por los campos magnéticos”, dijo en el comunicado Kiyoshi Masui, miembro del equipo e investigador del MIT.
Hay dos teorías predominantes sobre los magnetares y las emisiones de FRB. Se sugiere que ocurren cerca de estas estrellas muertas en las condiciones turbulentas en las que se encuentran los objetos. gravedad extrema genera. La otra teoría sugiere que los FRB son creados por ondas de choque que se propagan desde estrellas de neutrones y, por lo tanto, se originan más lejos de estos densos restos estelares.
Para elegir entre estos orígenes, el equipo recurrió a un FRB llamado FRB 20221022A, una señal de radio con algunas propiedades únicas. Y los científicos estaban seguros de utilizar un nuevo y brillante método de análisis.
Brilla, brilla FRB
FRB 20221022A fue detectado por primera vez en 2022 por el Experimento canadiense de mapeo de intensidad de hidrógeno (CHIME) radiotelescopio. Se determinó que se originó en una estrella de neutrones en una galaxia ubicada a unos 200 millones de años luz de distancia.
En muchos sentidos, FRB 20221022A es un FRB típico, pero una cosa que se destacó en los datos de CHIME fue el hecho de que la luz en esta señal estaba polarizada. Esto indicó que se originó cerca de una estrella de neutrones.
Para determinar si este es el caso, el equipo utilizó el “centelleo” de este FRB para analizarlo en profundidad y obtener una ubicación más precisa de su punto de origen. Si el término centelleo le suena familiar, es porque es el proceso físico que hace que las estrellas “centelleo” cuando la luz que emiten choca contra partículas en la atmósfera terrestre.
El equipo razonó que el centelleo de esta FRB podría ayudarles a determinar el tamaño de la región de la que surgió.
Más centelleo significa un origen en el turbulento entorno magnético alrededor de la estrella de neutrones; ningún centelleo observado significaría un origen más alejado de la estrella de neutrones, lo que favorece la teoría de la onda de choque.
Los cambios en el brillo de la FRB revelaron que FRB 20221022A entró en erupción a una distancia de no más de 10.000 kilómetros (6.200 millas) de una estrella de neutrones que giraba rápidamente. Para el contexto, eso es alrededor de 1/40 del distancia entre la Tierra y la Luna.
“Acercarse a una región de 10.000 kilómetros, desde una distancia de 200 millones de años luz, es como poder medir el ancho de una hélice de ADN, que tiene unos 2 nanómetros de ancho, en el superficie de la luna“, dijo Masui. “Hay una sorprendente variedad de escalas involucradas”.
La investigación más profunda del equipo sobre FRB 20221022A parece descartar la posibilidad de que los FRB surjan de ondas de choque que golpean entornos más amplios de magnetares.
“Lo interesante aquí es que la energía almacenada en esos campos magnéticos, cerca de la fuente, se retuerce y reconfigura de tal manera que puede liberarse como ondas de radio que podemos ver en la mitad del universo”, explicó Masui.
Los hallazgos del equipo sirven como la primera evidencia de que los FRB comienzan cerca de estrellas de neutrones, y el equipo espera que su técnica de centelleo pueda aplicarse ahora a otros FRB.
“Estos estallidos siempre ocurren y CHIME detecta varios al día“, dijo Masui. “Puede haber mucha diversidad en cómo y dónde ocurren, y esta técnica de centelleo será realmente útil para ayudar a desenredar las diversas físicas que impulsan estas explosiones”.