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9 - Septiembre - 2021
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Su nombre técnico es ASKAP J173608.2-321635, se trata de una nueva y poderosa fuente de ondas de radio y se encuentra muy cerca del centro de la Vía Láctea. Los científicos, sin embargo, no han conseguido aún averiguar de qué podría tratarse. Ningún objeto conocido se ajusta a sus extrañas propiedades, y en un artículo que aparecerá próximamente en 'The Astrophysical Journal' y que ya puede consultarse, los autores del misterioso hallazgo admiten que nunca habían visto nada igual.

"ASKAP J173608.2-321635 -escriben los investigadores- podría formar parte de una nueva clase de objetos que se están descubriendo a través de estudios de imágenes de radio". Bajo la dirección de Ziteng Wang, de la universidad australiana de Sidney, un equipo de más de veinte investigadores descubrió la misteriosa fuente de señales de radio utilizando el radiotelescopio ASKAP (Australian Square Kilometer Array Pathfinder), un conjunto de 36 antenas, cada una de 12 metros de diámetro, que funcionan como una sola y que constituyen uno de los radiotelescopios más sensibles del mundo. Según explican los investigadores, el objeto se comporta de una forma que no resulta fácilmente predecible. Emite ondas de radio durante varias semanas y luego enmudece de repente, desapareciendo por completo. Además, la señal emitida está muy polarizada, es decir, la orientación de la oscilación de la onda electromagnética está desviada. En todo caso, ASKAP J173608.2-321635 resulta bastante difícil de observar. De hecho, el objeto, sea lo que sea, no había sido detectado durante la ronda de observaciones que el propio radiotelescopio ASKAP llevó a cabo entre abril de 2019 y agosto de 2020, y ello a pesar de que su señal aparecía en los datos hasta en 13 ocasiones diferentes. Antes de esa fecha, nada. Ni ASKAP ni ningún otro telescopio había descubierto la presencia del misterioso emisor no solo en el rango de las ondas de radio, sino tampoco en las de los rayos X o en el infrarrojo cercano, y ni siquiera en los archivos de datos de ningún otro instrumento que hubiera dedicado tiempo a observar esa región concreta del cielo.

El Pathfinder de matriz de kilómetros cuadrados de Australia es una matriz de radiotelescopio ubicada en el Observatorio de Radioastronomía de Murchison en el Medio Oeste de Australia.

En su estudio, los investigadores tratan inútilmente de atribuir las extrañas propiedades observadas a toda una serie de objetos conocidos. Por ejemplo, existen varios tipos de estrellas cuyas emisiones de radio varían en distintas longitudes de onda, como es el caso de estrellas binarias que se ocultan repetidamente entre sí. Pero todas esas estrellas pueden ser detectadas, también, por los telescopios de rayos X e infrarrojos, lo cual no es el caso de ASKAP J173608.2-321635. Tampoco puede tratarse de un púlsar, un tipo de estrellas de neutrones en rápida rotación que se sabe que emiten potentes haces de ondas de radio y que, desde la Tierra, captamos de forma intermitente, como si se tratara de la luz de un faro. De hecho, los púlsares emiten con una periodicidad muy regular durante larguísimos periodos de tiempo, lo que no es consistente con el rápido desvanecimiento de ASKAP J173608.2-321635 tras varias semanas seguidas de emisión. Del mismo modo, los investigadores también descartaron los estallidos de rayos gamma y las supernovas como posibles fuentes de la extraña señal. ¿De qué podría tratarse entonces?

Curiosamente, el objeto comparte algunas propiedades con un tipo de misteriosas señales detectadas cerca del centro galáctico y que se conocen como 'Transitorios de Radio del Centro Galáctico' (GCRT). Tres de ellas fueron identificadas en la década de 2000, y existen varias más que están esperando a ser confirmadas. Vaya por delante que el origen de esas fuentes sigue siendo desconocido, pero el hecho es que tienen algunas características en común con ASKAP J173608.2-321635. ¿Podría tratarse quizá de un nuevo GCRT? Para averiguarlo, los investigadores necesitan observar el objeto durante más tiempo para establecer posibles patrones que no hayan resultado evidentes durante las doce observaciones espaciadas en 16 meses de esta investigación. Y también para tratar de encontrar otros objetos parecidos. Solo así, escriben los científicos, y después de comparar los resultados de este trabajo con otras regiones diferentes del Universo, "podremos comprender cómo de único es verdaderamente ASKAP J173608.2-321635 y si está relacionado con el plano galáctico, lo que en última instancia debería ayudarnos a deducir su naturaleza''.

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El ASKAP recibió en 2017 una nueva misteriosa señal FRB (estallido rápido de radio) a los cuatro días de iniciar su búsqueda. Estas rápidas emisiones son picos cortos y agudos de ondas de radio que duran unos pocos milisegundos. Parecen venir de eventos poderosos a miles de millones de años luz de distancia, pero su causa sigue siendo un misterio, e incluso hay quien especula si se trata de señales hasta ahora indescifrables de civilizaciones avanzadas. La primera fue descubierta en 2007 por el radiotelescopio de Arecibo (Puerto Rico) y sólo dos docenas han sido encontradas desde entonces.

El descubrimiento de la nueva ráfaga, FRB170107, fue realizado por Keith Bannister y sus colegas de CSIRO (organismo de investigación que opera la instalación), la Universidad de Curtin y el Centro Internacional de Investigación de Radio Astronomía (ICRAR), utilizando solo ocho de los 36 platos del telescopio. El hallazgo, publicado en 'The Astrophysical Journal Letters', se produjo tan rápidamente que el nuevo ASKAP, ubicado en Geraldton, Australia Occidental, parece listo para convertirse en un campeón del mundo en esta área de la astronomía, según CSIRO. «Podemos esperar encontrar una (ráfaga) cada dos días usando 12 platos, nuestro número estándar en la actualidad», señaló Bannister. Para hacer aquella detección, los investigadores utilizaron una estrategia inusual. «Hemos convertido el telescopio en el Sauron del espacio: el ojo que todo lo ve», comentaba entonces Bannister, refiriéndose al señor oscuro en el 'Señor de los Anillos' de Tolkien. Por lo general, los platos de ASKAP apuntan a una parte del cielo. Pero se puede hacer que apunten en direcciones ligeramente diferentes, como los segmentos del ojo de una mosca. Esto multiplica la cantidad de cielo que el telescopio puede ver. Ocho platos ASKAP pueden ver 240 grados cuadrados a la vez, alrededor de mil veces el área de la Luna llena.

El telescopio ASKAP (Australian SKA Pathfinder), un pathfinder australiano de SKA, ha detectado su primer estallido rápido de radio (FRB, por sus siglas en inglés) en el espacio, después de tan solo 4 días de búsqueda, lo que indica el enorme potencial de este telescopio precursor, y del futuro SKA.

FRB170107 vino desde el borde de la constelación de Leo. Parece haber viajado por el espacio durante 6.000 millones de años antes de golpear el telescopio a la velocidad de la luz. El brillo de la ráfaga y su aparente distancia significan que la energía involucrada es enorme, lo que hace extremadamente difícil de explicar. «Hemos hecho un duro problema aún más difícil», aseguraba Ryan Shannon (CSIRO, Universidad de Curtin e ICRAR), quien analizó la fuerza y la posición de la ráfaga.

El Square Kilometer Array (o telescopio SKA) es un gran esfuerzo internacional cuyo objetivo es la construcción del mayor radiotelescopio del mundo, el cual cuenta con cientos de miles de antenas distribuidas en Australia y África hasta un total de un kilómetro cuadrado (un millón de metros cuadrados) de área colectora. Trabaja a pleno funcionamiento desde finales de la década de 2020.

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En 2019 se produjo un maravilloso acontecimiento. Hallaban el origen de una fugaz señal de radio emitida a 4.000 millones de años luz. Por primera vez, los astrónomos localizaban la fuente de un misterioso estallido que duró una milésima de segundo y después se desvaneció.

Se llaman Fast Radio Bursts (estallidos rápidos de radio o FRBs), duran mucho menos que un parpadeo y son tan misteriosos que incluso se ha insinuado la fantástica posibilidad de que sean emitidos por una civilización avanzada. Lo cierto es que el origen de estos brevísimos pulsos de radio, meros susurros electromagnéticos cuando llegan a la Tierra, era un auténtico enigma. Un equipo internacional de astrónomos encontró la ubicación precisa de una de estas poderosas explosiones. Y estaba realmente lejos: en las afueras de una galaxia mediana, del tamaño de la Vía Láctea, situada a 4.000 millones de años luz de nosotros. Si la distancia impresiona, este dato no se queda atrás: el estallido solo sucedió una vez durante una milésima de segundo. «Este es el gran avance que hemos esperado desde que las explosiones de radio rápidas fueron descubiertas en 2007», aseguraba Keith Bannister, de la Organización de Investigación Científica e Industrial del Commonwealth (Australia). Fue un nuevo radiotelescopio de esta organización, el Australian Square Kilometre Array Pathfinder (ASKAP), el que detectó la señal. Después, tres de los telescopios ópticos más grandes del mundo, el Keck en Hawái y el Gemini South y el Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral (ESO) en Chile, fotografiaron la galaxia de la que proviene.

En los 12 años transcurridos desde el primer hallazgo, astrónomos de todo el mundo han detectado 85 de estas explosiones. La mayoría solo se han producido una vez, pero un par de ellas son repetidoras. La fuente de una de esas repetidoras (FRB 121102) fue localizada en 2017: más de 200 emisiones que parecen llegar de un magnetar (una estrella de neutrones giratoria) de apenas unos 10 km cuadrados ubicado en una galaxia enana a 3.000 millones de años luz de nosotros. Una sola de estas cortas ráfagas produjo energía suficiente como para igualar la producción de nuestro Sol durante todo un día.

El Sol es la fuente de energía que mantiene vivo al planeta Tierra. Emite continuamente una potencia de 62 mil 600 kilowatts (o kilovatios) por cada metro cuadrado de su superficie.

Pero, como explicaron los autores del estudio en la revista «Science», la localización de una explosión única fue mucho más desafiante. Las ráfagas de radio rápidas duran menos de un milisegundo, lo cual ya supone un reto para su detección, pero es que las solitarias brillan y no vuelven a aparecer. Esto dificulta aún más determinar con precisión de dónde provienen. Pero gracias al empleo de una nueva tecnología para guardar los datos de ASKAP, el equipo de Bannister pudo señalar en septiembre de 2018 la ubicación de FRB 180924 en las afueras de una galaxia del tamaño de la Vía Láctea, a unos 3.600 años luz de distancia de su centro. «Si nos paráramos en la Luna y miráramos a la Tierra con esta precisión, podríamos decir no solo de qué ciudad provino el estallido, sino también de qué código postal, e incluso de qué bloque de la ciudad», aseguraba entonces el investigador. ASKAP está formado por una serie de múltiples antenas de plato y la ráfaga tuvo que viajar una distancia diferente hasta cada una de ellas, alcanzándolas en un momento ligeramente distinto. «A partir de estas pequeñas diferencias de tiempo, solo una fracción de una mil millonésima parte de un segundo, pudimos identificar la galaxia local de la explosión e incluso su punto de partida exacto», explicaba Adam Deller, de la Universidad de Tecnología de Swinburne y miembro del equipo. Para obtener más información sobre la galaxia local, el equipo la fotografió con el Very Large Telescope y midió su distancia con el telescopio Keck de 10 m y el Gemini Sur de 8 m. La única explosión localizada previamente, la «repetidora», proviene de una galaxia muy pequeña que está formando muchas estrellas. Sin embargo, este nuevo estallido y su galaxia no se parecían en nada.

Adam Deller dando el cayo.

«Viene de una galaxia masiva que está formando relativamente pocas estrellas. Esto sugiere que las ráfagas de radio rápidas se pueden producir en una variedad de entornos, o que las ráfagas aparentemente aisladas detectadas hasta ahora por ASKAP son generadas por un mecanismo diferente a las repetidoras», dijo Deller. La causa de las explosiones de radio rápidas sigue siendo desconocida, pero la capacidad para determinar su ubicación exacta es un gran salto hacia la solución de este misterio. «Al igual que los estallidos de rayos gamma hace dos décadas, o la detección más reciente de eventos de ondas gravitacionales, nos encontramos en la cúspide de una nueva y emocionante era en la que estamos a punto de aprender dónde se producen los rápidos estallidos de radio», afirmaba el miembro del equipo Stuart Ryder, de la Universidad de Macquarie, Australia. Según Jean-Pierre Macquart, del Centro Internacional de Investigación de Radioastronomía (ICRAR), «estos estallidos están alterados por la materia que encuentran en el espacio». De esta forma, «ahora que podemos identificar de dónde vienen, podemos usarlos para medir la cantidad de materia en el espacio intergaláctico». Esto ayudaría a los astrónomos a conocer el material que han intentado localizar durante décadas.

El Centro Internacional de Investigación de Radioastronomía es un "centro de excelencia" internacional en ciencia y tecnología astronómica con sede en Perth, Australia Occidental, lanzado en agosto de 2009 como una empresa conjunta entre la Universidad de Curtin y la Universidad de Australia Occidental.

En 2017, los investigadores del Breaktrough Listen, un proyecto de búsqueda de vida inteligente (SETI, en inglés) de la Universidad de California en Berkeley (EE.UU.), descubrieron un total de 72 estallidos rápidos de radio en dicha fuente usando técnicas de inteligencia artificial. Sus resultados fueron aceptados para ser publicados en The Astrophysical Journal. «Este trabajo es muy interesante no solo porque ayuda a comprender el comportamiento dinámico de los estallidos rápidos de radio, sino también porque muestra que la inteligencia artificial puede detectar señales pasadas por alto por algoritmos clásicos», dijo en un comunicado Andrew Siemion, director Centro de Investigación SETI de Berkeley e investigador principal de Breaktrough Listen.

Andrew Patrick Vincent Siemion es astrofísico y director del Centro de Investigación SETI de Berkeley. Sus intereses de investigación incluyen fenómenos celestes de alta energía variables en el tiempo, instrumentación astronómica y la búsqueda de inteligencia extraterrestre.

Los estallidos rápidos de radio (FRBs) solo duran durante unos cuantos milisegundos y proceden de galaxias distantes. Entre las teorías más aceptadas estaba que procedían de estrellas de neutrones altamente magnetizadas y bombardeadas por corrientes de gas procedentes de agujeros negros supermasivos. Otras teorías sostenían que su origen podría estar en civilizaciones extraterrestres avanzadas. Por eso Breaktrough Listen aplicó sus avanzados algoritmos para detectar señales que pudieran ser producidas con un propósito y no por la naturaleza. En esta ocasión, los algoritmos se pusieron a analizar los datos recogidos por un gran radiotelescopio, el Green Bank, situado en Virginia occidental (EE.UU.) durante cinco horas completas, el pasado 26 de agosto de 2017. En un trabajo anterior, allí se captaron 21 estalllidos en un periodo de una hora.

El estudiante Gerry Zhang y otros desarrollaron un nuevo algoritmo para analizar los mismos datos, que acumularon un total de 400 terabytes de información. Así captaron 72 nuevos FRBs. Desde que FRB 121102 se descubrió en 2012, se habían descubierto pocos años mas tarde 300 de estos estallidos rápidos. «Este trabajo es solo el primero que ha usado estos poderosos métodos para encontrar estos eventos de radio», dijo Zhang. «Esperamos que nuestro éxito pueda inspirar otras búsquedas serias centradas en aplicar la inteligencia artificial a la radioastronomía».

Curiosamente, la técnica usada por Zhang tiene algo en común con la optimización de los motores de búsqueda (SEO) destinada a clasificar imágenes. Básicamente, Zhang y los demás lograron entrenar a un algoritmo para reconocer estallidos ya detectados por otros investigadores. A continuación, lo pusieron a trabajar con el grueso de los datos para tratar de identificar estallidos no encontrados antes. Los nuevos resultados permitieron aprender sobre la periodicidad de los estallidos procedentes de FRB 121102, lo que es clave para las hipótesis de búsqueda de vida alienígena. Pues bien, los datos mostraron que los pulsos no se recibían en patrones regulares, al menos si el periodo de repetición considerado era mayor de 10 milisegundos. Sin embargo, todo esto ayudaría, según Siemion, a estrechar el cerco sobre las potenciales fuentes de estos FRBs. Tanto si los FRBs provienen de civilizaciones alienígenas como si no, escucharlos con esta avanzada tecnología «está ayudándonos a empujar las fronteras del conocimiento» y «nuestra comprensión del Universo que nos rodea».

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Durante años, misteriosas ráfagas de ondas de radio procedentes de miles de millones de años luz de distancia han dejado sin habla a los científicos en la Tierra. Con una duración de tan solo unas milésimas de segundo, las ráfagas –llamadas ráfagas rápidas de ondas de radio o FRB, por sus siglas en inglés– aparecen aleatoriamente en el cielo y se detectan con frecuencia escondidas entre compilaciones de datos meses o años después de haber alcanzado la Tierra. Los científicos no habían sido capaces de descubrir qué son esos estallidos centelleantes, sugiriendo diferentes causas como agujeros negros que se evaporan, objetos de gran densidad que colisionan o resplandores de estrellas muertas, entre otros culpables. Durante un tiempo, algunos incluso pensaron que los misteriosos estallidos eran un producto creado por la vida en la Tierra en lugar de señales procedentes del exterior de la galaxia. Los “aliens” parecían ser la explicación favorita de los lectores de las historias que hablaban del misterio.

Tras haber estudiado en un nuevo estallido la forma en la que las ondas de radio están entrelazadas y desperdigadas, un equipo de científicos ha desvelado algunas pistas importantes sobre la procedencia de las ráfagas: se han formado lejos, muy lejos, en una zona con un plasma altamente magnetizado y denso, y han viajado atravesando dos nubes de gas antes de alcanzar el telescopio del Green Bank en el oeste de Virginia. “Podrían proceder de una región donde se está formando una estrella, de los restos de una supernova, o de las regiones internas más densas de una galaxia. Pero todas esas opciones apuntan hacia una población de estrellas jóvenes, una región donde se están creando estrellas o donde las estrellas están muriendo y explotando”, explicó Kiyoshi Masui, de la Universidad de la Columbia Británica, quién describió en 2015 la ráfaga en la revista Nature. “Hay muchas teorías sobre lo que son estas ráfagas rápidas de radio. No apostaría ciegamente por ninguna de ellas, pero mi favorita es la de que los destellos proceden de las magnetoestrellas”, dijo refiriéndose a un tipo de tempestuosas estrellas de neutrones extremadamente magnéticas.

Masui y sus colegas encontraron la ráfaga, llamada FRB 110523, en los datos que recolectaron mientras estudiaban la estructura a gran escala del universo. Tras quedar intrigados por las ráfagas rápidas de radio, el equipo decidió buscar las cortas pero intensas señales y diseñó un programa informático para filtrar las 650 horas de observaciones. El software encontró 6496 candidatas a ráfagas, y la desafortunada tarea de revisarlos manualmente recayó sobre Hsiu-Hsien Lin de la Universidad de Carnegie Mellon, quien identificó claramente la señal auténtica entre los miles de impostores. La ráfaga explotó el 23 de mayo del 2011 en la constelación de Acuario y duró apenas tres milisegundos. Debido a la forma en la que el equipo estaba observando el cosmos, los científicos fueron capaces de extraer información importante sobre el origen del estallido. Crear mapas de la materia en el universo significa obtener información detallada sobre la polarización, o cómo está orientada la radiación que recibimos, por ejemplo, la luz o las ondas de radio. “Tienen que recolectar datos de mucha calidad, muy bien calibrados, que incluyan información completa sobre la polarización”, explica el astrónomo Scott Ransom del Observatorio Radioastronómico Nacional. “Es algo exagerado en casi todas las observaciones de los púlsar, que es donde la mayor parte de las ráfagas rápidas de radio han sido vistas en el pasado”. Algunas pistas importantes estaban escondidas en esos datos de polarización. Las ondas de radio se habían trenzado mientras viajaban por el cosmos, algo que solo puede ocurrir si han atravesado un campo magnético. Midiendo hasta qué punto las ondas estaban trenzadas, el equipo pudo determinar la intensidad del campo magnético, y nada en la Vía Láctea es lo bastante fuerte como para enrollar una onda de radio hasta tal punto. “Simplemente no hay tanta magnetización ahí fuera”, explica Masui. “Y hasta donde podemos ver, la mayor parte del espacio entre nosotros y el estallido es simplemente espacio vacío… así que lo que queda es pensar que la magnetización procede de la propia fuente”.

Pero aún hay más. El equipo ha determinado que además de originarse cerca de un campo magnético intenso, la ráfaga atravesó al menos dos nubes de gas ionizado. Mientras lo hacía, las nubes dispersaron las ondas de radio y alteraron la forma de la ráfaga, provocando marcas visibles que solo aparecieron cuando el equipo miró los datos en intervalos de millonésimas de segundo. La primera de esas nubes, dice Masui, se encuentra en el origen de la señal; la segunda está en algún lugar de la Vía Láctea. Por último, el equipo se dio cuenta de que la ráfaga no podía haber viajado más de seis mil millones de años luz antes de llegar a la Tierra. “Bueno, podría haber viajado una distancia de entre seis mil millones y cien millones de años luz”, aclara Masui. Los astrónomos que han estudiado estas explosiones dicen que el trabajo del equipo es sólido, y que cobra fuerza la idea de que las señales provienen del exterior de la galaxia. “Es increíble lo que han conseguido con una cantidad tan pequeña de datos”, dice Ransom. “Si estas cosas vienen realmente del exterior de la galaxia, sería alucinante, simplemente no las entendemos.”

Masui y sus colegas sospechan que las ráfagas se originaron en una región joven donde se están formando estrellas en una galaxia lejana. ¿Pero en qué galaxia? “Hay algo así como 100 galaxias candidatas en las que podría estar, no tenemos ni idea”, afirma Masui. Las regiones donde se forman estrellas son conocidas por ser polvorientas, turbulentas y esporádicamente violentas. En estos lugares, las estrellas jóvenes se encienden cuando el empuje de la gravedad transforma los nódulos de polvo en calderas nucleares y las estrellas más grandes, más brillantes, viven fugazmente y mueren de forma explosiva. Cuando mueren algunas de esas estrellas de gran tamaño, sus cadáveres se transforman en imanes: estrellas de neutrones que giran, son jóvenes y altamente magnéticas. Son increíblemente densas, objetos asombrosamente exóticos con campos magnéticos millones de veces más fuertes que los imanes más potentes que encontramos en la Tierra. De vez en cuando, terremotos estelares se propagan por la corteza de la magnetoestrella afectando a la estrella muerta y produciendo grandes resplandores que emiten intensos rayos gamma. Ahora, los astrónomos sospechan que estas resplandecientes magnetoestrellas podrían también emitir ondas de radio, y podrían ser las responsables de las ráfagas rápidas de radio. “Están entre las fuentes de radiaciones de alta energía más poderosas –aparte del Sol, el cual es casualmente nuestro vecino– que recibimos en la Tierra”, explica el astrofísico de Caltech, Shirinivas Kulkarni, quien dudó durante años que las explosiones viniesen del exterior de la Vía Láctea. Ahora, dice, la preponderancia de las evidencias sugieren un origen extragaláctico para el fenómeno, una conclusión que él mismo publicó.

“Todas las pruebas que he hecho para demostrar que los estallidos se producen cerca han fallado”, afirmaba. En este reciente trabajo, Kulkarni y sus colegas han mirado con detalle el estallido detectado por el Observatorio de Arecibo, en Puerto Rico. De forma independiente, llegaron a conclusiones muy similares a las de Masui y sus colegas: el estallido procede del exterior de la galaxia, de una región con un plasma denso, altamente magnetizado, y podría ser obra de una magnetoestrella. Los resultados son una buena noticia para los científicos que buscan el origen de las señales, una búsqueda que debería volverse más sencilla con la nueva generación de telescopios que está por llegar. “Es muy emocionante”, dice Duncan Lorimer, el astrónomo de Virginia que descubrió la primera ráfaga en el 2007. “Definitivamente estamos avanzando hacia la resolución del misterio”.

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