marzo 1, 2024

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El extraño origen en forma de burbuja de misteriosas explosiones de radio que baten récords

El extraño origen en forma de burbuja de misteriosas explosiones de radio que baten récords

Los astrónomos han rastreado la explosión de radio rápida (FRB) más poderosa y distante hasta un raro cúmulo de galaxias en interacción, desafiando los modelos actuales sobre los orígenes de la FRB y sugiriendo un vínculo con ambientes galácticos densos. (Concepto del artista). Crédito: SciTechDaily.com

El Telescopio Espacial Hubble revela el extraño lugar donde se originó una explosión sin precedentes.

  • La ráfaga de radio rápida (FRB) es la más potente y más lejana hasta la fecha
  • Los astrónomos han descubierto que las rápidas ráfagas de radio no se originaron en una sola galaxia, sino en un grupo de galaxias en camino hacia una posible fusión.

En el verano de 2022, los astrónomos detectaron la ráfaga de radio rápida (FRB) más potente jamás observada. Y viniendo de un sitio que se remonta a medio camino a la gran explosiónTambién fue el FRB conocido más distante observado hasta la fecha.

Ahora, dirigido por astrónomos Northwestern University Hemos identificado el lugar de nacimiento de este extraordinario objeto, que resulta verdaderamente intrigante.

Usando imágenes de NASA‘s telescopio espacial Hubblelos investigadores rastrearon el FRB hasta su inexistencia Uno Galaxia pero al menos un grupo. Siete Galaxias. Las galaxias del cúmulo parecen estar interactuando entre sí, tal vez incluso en camino a una posible fusión. Estos cúmulos de galaxias son raros y pueden haber creado las condiciones que desencadenan rápidas ráfagas de radio.

Este descubrimiento inesperado podría desafiar los modelos científicos sobre cómo y qué produce los FRB.

La galaxia anfitriona de Fast Radio Burst FRB 20220610A está anotada

Una imagen del Telescopio Espacial Hubble de la galaxia que alberga una ráfaga de radio excepcionalmente rápida y potente, FRB 20220610A. La sensibilidad y nitidez del Hubble revelan un cúmulo compacto de múltiples galaxias que pueden estar en proceso de fusionarse. Existían cuando el universo tenía sólo 5 mil millones de años. FRB 20220610A fue descubierto por primera vez el 10 de junio de 2022 por el radiotelescopio Australian Square Kilometer Array Pathfinder (ASKAP) en Australia Occidental. El Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral en Chile confirmó que la rápida ráfaga de radio procedía de muy lejos. Crédito de la imagen: NASA, ESA, STScI, Alexa Gordon (NO)

«Sin las imágenes del Hubble, sigue siendo un misterio si esta rápida ráfaga de radio se originó en una galaxia única y homogénea o en algún tipo de sistema interactivo», dijo Alexa Gordon de la Universidad Northwestern, quien dirigió el estudio. «Son este tipo de entornos, estos entornos exóticos, los que nos están empujando hacia una mejor comprensión del misterio de las rápidas ráfagas de radio».

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Gordon presentó esta investigación durante la 243ª reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense en Nueva Orleans, Luisiana. “Detección del entorno de ráfagas de radio rápidas más distantes utilizando el Telescopio Espacial Hubble” el 9 de enero como parte de una sesión sobre “Fenómenos de alta energía y sus orígenes.«.

Gordon es una estudiante de posgrado en astronomía en la Facultad de Artes y Ciencias Weinberg de Northwestern, donde fue asesorada por el coautor del estudio Wen-Fei Fong, profesor asociado de física y astronomía. Fung y Gordon también son miembros del Centro de Exploración e Investigación Interdisciplinaria en Astrofísica (CIERA).

¿Nacimiento de una burbuja?

Las ráfagas de radio rápidas (FRB, por sus siglas en inglés) aparecen y desaparecen en milisegundos. Son ráfagas de radio cortas y potentes que generan más energía en una ráfaga rápida que la que emite nuestro Sol en todo un año. La ráfaga de radio rápida (FRB) que batió récords (denominada FRB 20220610A) fue incluso más extrema que sus predecesoras.

No sólo era cuatro veces más activo que el FRB más cercano, sino que también era el FRB más distante descubierto hasta ahora. Cuando se originó FRB 20220610A, el universo tenía sólo 5 mil millones de años. (A modo de comparación, el universo tiene ahora 13.800 millones de años).

La galaxia anfitriona de la radio rápida FRB 20220610A

Una imagen del Telescopio Espacial Hubble de la galaxia que alberga una ráfaga de radio excepcionalmente rápida y potente, FRB 20220610A. La sensibilidad y nitidez del Hubble revelan un cúmulo compacto de múltiples galaxias que pueden estar en proceso de fusionarse. Existían cuando el universo tenía sólo 5 mil millones de años. FRB 20220610A fue descubierto por primera vez el 10 de junio de 2022 por el radiotelescopio Australian Square Kilometer Array Pathfinder (ASKAP) en Australia Occidental. El Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral en Chile confirmó que la rápida ráfaga de radio procedía de muy lejos. Crédito de la imagen: NASA, ESA, STScI, Alexa Gordon (NO)

En las primeras observaciones, la explosión parecía haberse originado cerca de una burbuja amorfa no identificada, que los astrónomos inicialmente pensaron que era una sola galaxia irregular o un grupo de tres galaxias distantes. Pero, en un nuevo desarrollo, imágenes claras tomadas por Hubble ahora indican que la mancha puede tener al menos hasta siete galaxias muy cercanas entre sí. De hecho, las galaxias están tan juntas que todas podrían caber dentro de nuestra propia galaxia. vía Láctea.

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«Existe cierta evidencia de que los miembros del grupo están interactuando», dijo Fong. «En otras palabras, podrían ser material comercial o quizás en camino de fusionarse. Estos cúmulos de galaxias (llamados cúmulos compactos) son entornos increíblemente raros en el universo y son las estructuras galácticas más densas que conocemos».

«Esta interacción podría desencadenar explosiones de formación estelar», dijo Gordon. «Esto puede indicar que el antepasado de FRB 20220610A estaba asociado con una población de estrellas bastante reciente, lo que coincide con lo que hemos aprendido de otros FRB».

«Aunque hasta ahora se han detectado cientos de eventos FRB, sólo una pequeña fracción de ellos ha sido mapeada en sus galaxias anfitrionas», dijo el coautor del estudio Yuexin (Vic) Dong, investigador graduado de la NSF y doctorado en astronomía. estudiante en el laboratorio de Fung y miembro de CIERA. «Dentro de esta pequeña fracción, sólo unos pocos procedían del denso entorno galáctico, pero ninguno ha sido visto en un grupo tan compacto. Por lo tanto, su lugar de nacimiento es verdaderamente raro».

Explosiones misteriosas

Aunque los astrónomos han detectado hasta 1.000 ráfagas de radio rápidas desde que fueron detectadas por primera vez en 2007, las fuentes detrás de los destellos cegadores siguen siendo en gran medida inciertas. Si bien los astrónomos aún no han llegado a un consenso sobre los mecanismos potenciales detrás de los FRB, en general están de acuerdo en que los FRB deben involucrar un objeto compacto, como un FRB. Agujero negro o Estrella neutrón.

Al revelar la verdadera naturaleza de las rápidas ráfagas de radio, los astrónomos pudieron no solo aprender sobre fenómenos misteriosos, sino también sobre la verdadera naturaleza del universo mismo. Cuando las ondas de radio de rápidas ráfagas de radio finalmente lleguen a nuestros telescopios, habrán viajado miles de millones de años desde el distante universo primitivo. Durante este viaje por el universo, interactúan con los materiales a lo largo del camino.

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«Las ondas de radio, en particular, son sensibles a cualquier material que intervenga a lo largo de la línea de visión, desde la ubicación de la FRB hasta nosotros», dijo Fung. «Esto significa que las ondas deben viajar a través de cualquier nube de material alrededor del sitio de la rápida explosión de radio, a través de la galaxia anfitriona, a través del universo y finalmente a través de la Vía Láctea. A través del retardo de tiempo en la propia señal FRB, podemos medir la suma de todas estas contribuciones”.

Para explorar más a fondo los FRB y sus orígenes, los astrónomos necesitan descubrirlos y estudiarlos más. A medida que la tecnología continúa volviéndose más sensible, Gordon dice que están a la vuelta de la esquina más descubrimientos, y tal vez incluso la captura de ráfagas de radio increíblemente débiles y rápidas.

«Con una muestra más grande de FRB distantes, podemos comenzar a estudiar la evolución de los FRB y las características de sus huéspedes vinculándolos con los cercanos y tal vez incluso comenzar a identificar grupos más exóticos», dijo Dong.

«En un futuro próximo, los experimentos con FRB aumentarán su sensibilidad, lo que conducirá a una tasa sin precedentes de FRB detectados a estas distancias», dijo Gordon. «Los astrónomos pronto aprenderán cuán singular es el entorno de esta rápida ráfaga de radio».

Referencia: “Rápida explosión de radio en un cúmulo de galaxias compacto en z «~1» Escrito por Alexa C. Gordon, Wen-fai Fong, Sunil Simha, Yuxin Dong, Charles D. Kilpatrick, Adam T. Deller, Stuart D. Ryder, Tarraneh Eftekhari, Marcin Glowacki, Lachlan Marnoch, August R. Muller , Anya E. Nugent, Antonella Palmez, J. Xavier Prochaska, Mark Ravelski, Ryan M. Shannon y Nicholas Tychos, 17 de noviembre de 2023, Astrofísica > Astrofísica de las galaxias.
arXiv:2311.10815

El estudio fue apoyado por la Fundación Nacional de Ciencias (números de premio AST-1909358, AST-2047919 y AST-2308182), la Fundación David y Lucile Packard, la Fundación Alfred P. Sloan, la Fundación de Investigación para el Avance de la Ciencia y la NASA ( número de adjudicación GO-17277). Los astrónomos descubrieron por primera vez FRB 20220610A utilizando el radiotelescopio australiano Square Kilometer Array Pathfinder en Australia Occidental y luego confirmaron su origen con el Observatorio Europeo Austral. Telescopio muy grande En Chile.