En algún momento, alrededor de tres mil millones de años después del Big Bang, algún objeto celeste en una galaxia lejana explotó repentinamente y disparó una breve pero poderosa explosión de ondas de radio, que duró solo una fracción de segundo. Esa explosión siguió viajando a través de la inmensidad intergaláctica del espacio y el tiempo hasta que, en marzo de 2024, pasó cerca de la Tierra, con una pequeña fracción de su energía goteando hacia los platos del conjunto de radiotelescopios MeerKAT en Sudáfrica.
Para Themiya Nanayakkara, astrónomo de la Universidad de Sydney en Australia, la detección de MeerKAT fue un momento de máxima emoción. Las ráfagas de radio rápidas (FRB), como se denominan a este tipo de emisiones, son comunes y ocurren aproximadamente entre 5.000 y 10.000 veces por día en el cielo de la Tierra. Pero el simple desmayo de éste indicaba que era muy antiguo, que se originó hace mucho, mucho tiempo en algún lugar muy, muy lejano.
Pero ¿cuántos años tenía y de dónde vino? Al observar el poder de la explosión y la cantidad de luz que había sido estirada o “desplazada al rojo” por la expansión del universo a su alrededor mientras viajaba, Nanayakkara y sus colegas pudieron descubrirlo. Como describen en un nuevo artículo de Science, esta FRB ocurrió en una galaxia muy distante hace unos 10 mil millones de años. Esa estimada generación cósmica hace que este sea, con diferencia, el FRB más antiguo jamás detectado. Este evento, de hecho, tiene el doble de antigüedad que el poseedor del récord anterior.
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A pesar del intenso escrutinio realizado durante el cuarto de siglo transcurrido desde su descubrimiento, los FRB siguen siendo bastante misteriosos. Para empezar, los astrónomos aún desconocen sus orígenes astrofísicos. Una idea principal postula que son producidos por magnetares, pequeños restos dejados por estrellas masivas que detonan como supernovas, pero muchos detalles son confusos y no todos los FRB parecen encajar en el molde de “magnetar”. Detectar y medir las FRB y sus galaxias anfitrionas puede ayudar a resolver el rompecabezas, dice Nanayakkara. En este caso, él y sus colegas la rastrearon hasta una galaxia que parece relativamente primitiva en comparación con otras de su época cósmica temprana: esta galaxia tiene una masa menor y elementos menos pesados que sus contemporáneas, pero mayores cantidades de formación estelar.
Nada de esto es necesariamente inesperado para la formación de un magnetar de origen FRB. Pero este FRB récord aún hace retroceder significativamente la línea de base de cuándo pueden ocurrir estas explosiones en la historia cósmica. Y según Nanayakkara, esto a su vez plantea la posibilidad de que FRB aún más antiguas (y más débiles) hayan pasado desapercibidas por la Tierra.
“Nuestros telescopios deben ser extremadamente sensibles para detectarlos”, afirma. Afortunadamente, MeerKAT existe para ayudar. “Lo mismo se aplica cuando se trata de encontrar sus galaxias anfitrionas. Dado que estas galaxias también están muy lejos, pueden ser extremadamente débiles, lo que dificulta su seguimiento y estudio de sus propiedades”.
El clamor por encontrar y estudiar FRB cada vez más distantes tampoco es sólo una cuestión de curiosidad: estas explosiones cortas y agudas también pueden servir como potentes sondas de materia que de otro modo sería invisible y se encuentra esparcida entre galaxias. A medida que viaja un FRB, sus ondas de radio interactúan con el plasma oscuro y diluido que los astrónomos llaman medio intergaláctico; Las ondas más cortas del FRB interactúan más con el plasma, ralentizando su propagación para que lleguen a la Tierra más tarde que sus contrapartes de longitud de onda más larga. Medir esta dispersión permite a los astrónomos saber qué cantidad de este material ha atravesado cada FRB en su largo viaje a nuestro planeta.
“Nuestro descubrimiento es particularmente importante porque hemos demostrado que podemos hacer esto en aproximadamente el 80 por ciento de la historia cósmica”, dice Nanayakkara. “Cuanto más retrocedamos en las detecciones de FRB, más podremos mapear este asunto que de otro modo no se vería”.
Para lograr esto, Nanayakkara recientemente consiguió tiempo en el Telescopio Espacial James Webb (JWST) de la NASA. Una vez al año durante los próximos tres años, su equipo podrá enfocar el JWST en la lejana fuente astrofísica de algún FRB especialmente antiguo, buscando romper el récord de distancia cósmica una vez más.
“Actualmente estamos esperando que nuestros radiotelescopios en Australia y Sudáfrica detecten tal explosión. Tan pronto como encontremos una, podremos activar observaciones JWST para estudiar su galaxia anfitriona y, con suerte, ampliar aún más el límite”, dice. “Cuanto más distantes encontremos FRB, más fuertes serán las limitaciones que podremos imponer a los objetos y mecanismos de emisión que los producen, los entornos en los que ocurren y la distribución de la materia en todo el universo”.