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Artículo publicado el 24 de febrero de 2016 en el Instituto Max Planck

Por primera vez, los astrónomos han identificado la posición de un misterioso estallido de radio rápido: se sitúa en una galaxia elíptica, aproximadamente a 6000 millones de años luz de distancia. Además, el retraso de la señal permitió al equipo – que incluía a científicos del Instituto Max Planck para Radioastronomía – llevar a cabo medidas de la materia en el universo. Sus hallazgos confirman los actuales modelos cosmológicos.

Unos brillantes destellos de radio han sido desde hace tiempo un misterio para los astrónomos. Normalmente duran apenas unos milisegundos, y su origen no está claro. Tales FRBs (Fast radio bursts – estallidos de radio rápidos) son difíciles de detectar; los investigadores sólo tenían constancia de 17 de tales estallidos hasta el momento. El hallado el 18 de abril de 2015 nos ha proporcionado una nueva visión sobre estos eventos.

En cyan la galaxia origen. A la derecha sucesivas ampliaciones

En cian la galaxia origen. A la derecha sucesivas ampliaciones Crédito: D. Kaplan (UWM), E. F. Keane (SKAO)

Este FRB se detectó en el radiotelescopio Parkes de 64 metros, perteneciente a CSIRO, en Australia, dentro del marco de trabajo del proyecto SUPERB. Se activó una alerta internacional para realizar un seguimiento con otros telescopios y, en pocas horas, diversos telescopios de todo el mundo estaban buscando la señal, incluyendo al ATCA de CSIRO y el Radiotelescopio Effelsberg en Alemania.

“En el pasado, los FRBs se habían encontrado buceando entre los datos meses, o años, después de que sucedieran. Para ese momento es ya demasiado tarde como para realizar observaciones de seguimiento”, comenta Evan Keane, Científico de Proyecto la Organización de del Square Kilometre Array y científico principal tras el estudio. Para paliar esto, el equipo desarrolló su propio sistema de observación (SUPERB) para detectar FRBs en segundos, e inmediatamente alertar a otros telescopios, cuando aún hay tiempo para buscar más pruebas tras este destello inicial.

Gracias a las seis antenas de 22 metros de ATCA, y a su resolución combinada, el equipo logró fijar la posición de la señal con una precisión mucho mayor de lo que había sido posible anteriormente, y detectó un brillo de radio que duró unos 6 días antes de apagarse. Este resplandor les permitió fijar la posición del FRB con una precisión unas 1000 veces mayor que en anteriores eventos.

El rompecabezas aún necesitaba que se colocase otra pieza en su lugar. El equipo usó el Telescopio Óptico Subaru, de 8,2 metros y situado en Hawái, del Observatorio Astronómico Nacional de Japón para buscar de dónde procedía la señal, e identificó una galaxia elíptica a unos 6000 millones de años luz de distancia. “Es la primera vez que logramos identificar la galaxia madre de un FRB”, añade Evan Keane. La observación óptica también les dio una medida del desplazamiento al rojo (la velocidad a la que se aleja de nosotros la galaxia debido a la expansión del universo), la primera vez que se determina una distancia para un FRB.

Para comprender la física de tales eventos es importante conocer las propiedades básicas, como la posición exacta, la distancia a la fuente, y si se repetirá. “Nuestro análisis nos llevó a concluir que este nuevo estallido de radio no es una repetición, sino el resultado de un acontecimiento de proporciones gigantescas en una galaxia lejana”, afirma Michael Kramer del Instituto Max Planck para Radioastronomía (MPIfR) en Bonn, Alemania, que analizó la estructura de los perfiles de radio de tal evento. El Radiotelescopio Effelsberg de MPIfR también se usó para realizar observaciones de seguimiento tras la alerta.

Los FRBs muestran una dispersión dependiente de la frecuencia, un retraso en la señal de radio provocado por cuánto material ha tenido que atravesar. “Por el momento, la medida de dispersión es todo lo que tenemos. Al tener también la distancia podemos medir la densidad de material entre el punto de origen y la Tierra, y compararlo con el modelo actual de distribución de materia del universo”, explica Simon Johnston, coautor del estudio, de la división de Astronomía y Ciencias Espaciales de CSIRO. “Básicamente nos permitió pesar el universo o, al menos, la materia normal que contiene”.

En el modelo actual, se cree que el universo está formado por un 70% de energía oscura, un 25% de materia oscura, y un 5% de materia ‘común’, la materia que forma todo lo que vemos. Sin embargo, a través de la observación de estrellas, galaxias, e hidrógeno, los astrónomos sólo han logrado explicar aproximadamente la mitad de la materia común, el resto no pudo verse directamente y, por tanto, se refieren a ella como la ‘materia perdida’.

“Las buenas noticias son que nuestras observaciones y el modelo encajan, hemos encontrado la materia perdida”, explica Evan Keane. “Es la primera vez que se ha usado un estallido de radio rápido para llevar a cabo una medida cosmológica”.

“Esto demuestra el potencial de los FRBs como nueva herramienta para la cosmología”, concluye Michael Kramer que también trabajó en los cálculos para pesar la materia perdida. “Sólo piensa en lo que podemos hacer cuando hayamos descubierto cientos de FRBs”.

Mirando al futuro, el Square Kilometre Array, con su extremadamente alta sensibilidad, resolución, y campo de visión, se espera que logre detectar muchos más FRBs y establecer sus galaxias madre. Una muestra mucho mayor permitirá realizar medidas de precisión de parámetros cosmológicos tales como la distribución de materia en el universo, y proporcionar una comprensión más refinada de la energía oscura.

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