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Observaciones de Ráfagas Rápidas de Radio Profundizan Misterio Astronómico

Imagen de la galaxia anfitriona de FRB 180916 (al centro), capturada con el telescopio de 8 metros de Gemini Norte, en Maunakea, Hawai’i. Las imágenes adquiridas en los filtros SDSS g, r y z se usan para los colores azul, verde y rojo, respectivamente. La posición de la FRB en el brazo espiral de la galaxia está marcada por un círculo verde. Credit: Créditos: Observatorio Gemini/Laboratorio Nacional de Investigación en Astronomía Óptica e Infrarroja de la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos/AURA

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Astrónomos identificaron el origen de una Ráfaga Rápida de Radio de repetición en una galaxia espiral cercana, desafiando las teorías sobre la fuente desconocida de estos pulsos.

Observaciones realizadas con el telescopio de 8 metros de Gemini Norte -uno de los programas del Laboratorio Nacional de Investigación en Astronomía Óptica e Infrarroja de la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos-, permitieron a los astrónomos identificar con precisión la ubicación de una Ráfaga Rápida de Radio (FRB por sus siglas en inglés) en una galaxia cercana, la que se convirtió en la fuente conocida más cercana a la Tierra y la tercera fuente de ráfaga repetitiva con una ubicación precisa en el cielo. La fuente de esta explosión de ondas de radio está localizada en un entorno radicalmente distinto al observado en estudios previos. Este descubrimiento desafía las suposiciones de los investigadores respecto del origen de estos enigmáticos eventos extragalácticos.

Uno de los misterios sin resolver de la astronomía se ha convertido en algo aún más enigmático. Las fuentes de las Ráfagas Rápidas de Radio -estallidos repentinos de ondas de radio con una duración de apenas unas milésimas de segundos-, son un misterio desde su descubrimiento en 2007. Ahora, una investigación publicada en la revista Nature da cuenta del origen de una Ráfaga Rápida de Radio en un inesperado medio ambiente ubicado en una galaxia espiral cercana. Observaciones del telescopio de 8 metros de Gemini Norte, del Laboratorio Nacional de Investigación en Astronomía Óptica e Infrarroja de la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos, situado en Maunakea, Hawai‘i, jugó un rol fundamental en este descubrimiento, lo que hace que la naturaleza de estos pulsos sea aún más enigmática.

Las fuentes de FRB y su naturaleza son un misterio -muchas son explosiones aisladas, pero muy pocas emiten más de un destello repetido. La reciente FRB descubierta -designada con el poco poético nombre “FRB 180916.J0158+65”- es una de las cinco únicas fuentes de FRB cuya ubicación se conoce con precisión y apenas la segunda fuente que evidencia ráfagas de repetición. Dichas FRB se consideran localizadas y pueden estar relacionadas con una galaxia distante particular, lo que permite a los astrónomos efectuar observaciones adicionales que pueden proporcionar mayor información sobre el origen del pulso de radio.

“La ubicación de este objeto es radicalmente diferente no sólo de las FRB de repetición previamente localizadas, sino también de todos las FRB estudiadas", explica Kenzie Nimmo, estudiante de doctorado en la Universidad de Ámsterdam y uno de los autores principales de la investigación. “Esto reduce las diferencias entre Ráfagas Rápidas de Radio de repetición y de no repetición. Puede ser que las FRB se produzcan en un gran zoológico de locaciones en todo el Universo y sólo requieren algunas condiciones específicas para ser visibles”.

Establecer la ubicación de FRB 180916.J0158 + 65 requirió observaciones tanto en longitudes de ondas de radio como ópticas. Las FRB sólo se pueden detectar con radiotelescopios, por lo que las observaciones de radio son fundamentales para determinar la posición exacta de una FRB en el cielo. Esta FRB en particular fue descubierta por primera vez por el conjunto de radiotelescopios canadienses “CHIME” en 2018 [1]. La nueva investigación utilizó la Red Europea VLBI (EVN) [2] para localizar con precisión la fuente, pero medir la distancia exacta y el entorno local de la fuente de radio sólo fue posible con observaciones ópticas de seguimiento realizadas con el telescopio de Gemini Norte. El Observatorio internacional de Gemini comprende telescopios en ambos hemisferios, lo que les permite acceder a todo el cielo nocturno.

"Utilizamos las cámaras y los espectrógrafos del telescopio Gemini Norte para obtener imágenes de las tenues estructuras de la galaxia donde reside la FRB, así como para medir su distancia y analizar su composición química", explicó Shriharsh Tendulkar, miembro postdoctoral en la Universidad McGill en Montreal, Canadá, quien dirigió las observaciones de Gemini [3] y el posterior análisis de datos. "Estas observaciones mostraron que la FRB se origina en un brazo espiral de la galaxia, en una región donde se forman estrellas rápidamente", concluyó.

Sin embargo, la fuente de FRB 180916.J0158 + 65, que se encuentra a unos 500 millones de años luz de la Tierra, fue inesperada y demuestra que las FRB no necesariamente están vinculadas a un tipo particular de galaxia o entorno, profundizando aún más este misterio astronómico [4].

"Esta es la FRB más cercana a la Tierra que se ha descubierto", explica Benito Marcote, del Joint Institute for VLBI European Research Infrastructure Consortium y autor principal del artículo de Nature. "Sorprendentemente, se encontró en un entorno radicalmente diferente al de las cuatro FRB localizadas anteriormente, el cual desafía nuestras ideas sobre cuál podría ser la fuente de estas explosiones", enfatizó.

Los investigadores esperan que estudios futuros revelen las condiciones que resultan en la producción de estos misteriosos pulsos de radio transitorios, y poder responder algunas de las innumerables preguntas sin contestar que se plantean. Otro de los autores de la publicación, Jason Hessels del Instituto de Radio Astronomía de Holanda (ASTRON) y de la Universidad de Ámsterdam, expresó que “nuestro objetivo apunta a localizar con precisión un mayor número de FRB y, en última instancia, comprender su origen”.

“Es un placer ver cómo distintas instalaciones astronómicas se complementan unas a otras durante investigaciones complejas y de alta prioridad como ésta”, concluyó Luc Simard, miembro de la Junta de Gemini y Director General de NRC-Herzberg (que alberga CHIME) y la Oficina Nacional de Canadá en Gemini. “Estamos particularmente honrados de tener la oportunidad de realizar observaciones astronómicas en Maunakea, en Hawai’i. Las condiciones de observación excepcionales de este lugar son vitales para realizar descubrimientos astronómicos como éste”.

Chris Davis, Responsable de Programas de la Fundación Nacional de la Ciencia para Gemini, agregó que “Comprender el origen de las FRB sin duda será un apasionante desafío para los astrónomos en la próxima década; estamos seguros que Gemini jugará un rol importante en esto y es muy oportuno que Gemini haya realizado estas cruciales observaciones al comienzo de la nueva década”.

[1] La colaboración del Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME) opera un radiotelescopio innovador en el Dominion Radio Astrophysical Observatory en Canadá. La novedosa construcción del telescopio CHIME lo hace particularmente hábil para descubrir FRB como FRB 180916.J0158 + 65.

[2] Las observaciones de radio se realizaron utilizando ocho radiotelescopios de la European Very Long Baseline Interferometry Network (EVN) tras el descubrimiento de FRB 180916.J0158 + 65 por la Colaboración CHIME / FRB.

[3] Las observaciones de Gemini se realizaron entre julio y septiembre de 2019 utilizando el Espectrógrafo Multi-Objeto de Gemini (GMOS), en el telescopio Gemini Norte, en Maunakea, Hawai.

[4] Antes de las observaciones publicadas hoy, la evidencia insinuaba la posibilidad de que se formaran FRB repetidos y no repetidos en entornos muy diferentes. Se encontró que el único FRB que se repite, aparte del FRB 180916.J0158 + 65 con una ubicación precisa, habita en una región de formación estelar masiva dentro de una galaxia enana. Por el contrario, los tres FRB no repetidos localizados se encontraron en galaxias masivas y parecen no estar asociados con las regiones formadoras de estrellas, lo que lleva a especular que había dos tipos separados de FRB.

Más información

Esta investigación fue presentada en el artículo científico publicado en la revista Nature con el título: “A repeating fast radio burst source localized to a nearby spiral galaxy”

El Laboratorio Nacional de Investigación en Astronomía Óptica e Infrarroja de la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos, el centro de Estados Unidos para la astronomía óptica-infrarroja basada en tierra, opera el Observatorio Gemini (una instalación de NSF, NRC–Canadá; CONICYT–Chile; MCTI–Brasil; MCTIP–Argentina y KASI–República de Corea); el Observatorio Inter–Americano de Cerro Tololo (CTIO); el Community Science and Data Center (CSDC); y el Gran Telescopio de Exploración Sinóptica (LSST, una instalación que será operada en conjunto por la NSF Y DOE). Es administrado por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía (AURA) bajo un acuerdo cooperativo con NSF y tiene su sede en Tucson, Arizona. La comunidad astronómica tiene el honor de tener la oportunidad de realizar investigaciones astronómicas en Iolkam Du’ag (Kitt Peak), en Arizona; en Maunakea, Hawai; y en Cerro Tololo y Cerro Pachón, en Chile. Reconocemos y valoramos el significado cultural y la importancia que estos sitios tienen para la nación Tohono O’odham, para la comunidad nativa de Hawai y para las comunidades locales en Chile, respectivamente.

Contacto:

Peter Michaud
Gerente del Equipo de Noticias Laboratorio Nacional de Investigación en Astronomía Óptica e Infrarroja de la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos
Gemini Observatory, Hilo HI
Oficina: +1 808-974-2510
Móvil: +1 808-936-6643
Email: pmichaud@gemini.edu


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