Una explosión de radio de 8 mil millones de años revela secretos globales

Los astrónomos han identificado la ráfaga de radio rápida (FRB) más antigua y distante hasta la fecha, de alrededor de ocho mil millones de años, lo que respalda las teorías sobre las FRB y su capacidad para revelar materia «perdida» entre galaxias. Este descubrimiento promete más conocimientos sobre la estructura del universo con futuros desarrollos telescópicos.

En un artículo publicado en ciencias, Un equipo internacional dirigido por el Dr. Stuart Ryder de la Universidad Macquarie y el profesor asociado de la Universidad Tecnológica de Swinburne, Ryan Shannon, informan sobre su descubrimiento de la explosión de radio rápida más antigua y distante encontrada hasta la fecha, de aproximadamente ocho mil millones de años.

Este descubrimiento rompe el récord anterior del equipo en un 50 por ciento. Afirma que se pueden utilizar ráfagas de radio rápidas (FRB) para medir la materia «faltante» entre galaxias.

La fuente de la explosión resultó ser un cúmulo de dos o tres galaxias fusionándose, lo que respalda las teorías actuales sobre la causa de las rápidas explosiones de radio. El equipo también demostró que se remonta a ocho mil millones de años tan atrás como podemos esperar ver y localizar con los telescopios actuales.

Esta impresión artística (no a escala) muestra la trayectoria de la rápida ráfaga de radio FRB 20220610A, desde la galaxia distante donde se originó hasta la Tierra, en uno de los brazos espirales de la Vía Láctea. La galaxia fuente de FRB 20220610A, identificada gracias al Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral, parece encontrarse dentro de un pequeño grupo de galaxias que interactúan. Está tan lejos que su luz tardó ocho mil millones de años en llegar hasta nosotros, lo que convierte a FRB 20220610A en la ráfaga de radio rápida más lejana encontrada hasta la fecha. Crédito: iso/m. Kornmesser

Detección de la explosión y su importancia.

El 10 de junio de 2022, CSIROEl radiotelescopio ASKAP de Wajarri Yamaji Country Company se utilizó para detectar una rápida ráfaga de radio, creada en un evento cósmico que liberó, en milisegundos, el equivalente a la emisión total de nuestro Sol durante 30 años.

«Utilizando la gama de antenas ASKAP, pudimos identificar el origen de la explosión», dice el Dr. Ryder, primer autor del artículo. «Luego utilizamos el Observatorio Europeo Austral (Eso) Telescopio muy grande (VLT) en Chile para buscar la galaxia fuente y descubrió que es más antigua y más distante que cualquier otro FRB encontrado hasta ahora, y que probablemente se encuentre dentro de un pequeño grupo de galaxias en fusión.

Esta explosión recibió el nombre de FRB 20220610A y reconfirmó el concepto del peso del universo utilizando datos de FRB. Esto fue demostrado por primera vez por el difunto astrónomo australiano Jean-Pierre «JP» Macquart en un artículo de investigación publicado en naturaleza En 2020.

«GB demostró que cuanto más lejos está la rápida explosión de radio, más gas se propaga entre las galaxias», dice el Dr. Ryder. «Esto ahora se conoce como la relación Macquart. Algunas ráfagas de radio rápidas recientes parecen haber roto esta relación. Nuestras mediciones confirman que la relación Macquart se aplica mucho más allá de la mitad del universo conocido».

Impresión artística de una rápida explosión de radio y las herramientas utilizadas para detectarla y localizarla. Fuente: Carl Knox (Osgraph/Universidad de Swinburne)

Ráfagas de radio rápidas y la estructura del universo.

Hasta la fecha se han identificado alrededor de 50 FRB, aproximadamente la mitad de ellos utilizando ASKAP. Los autores sugieren que deberíamos poder detectar miles de ellos en el cielo y a mayores distancias.

«Aunque todavía no sabemos qué causa estas explosiones masivas de energía, el artículo confirma que las explosiones de radio rápidas son eventos comunes en el universo y que podremos utilizarlas para detectar materia intergaláctica y comprender mejor la estructura de las galaxias. «. universo”, dice el profesor asociado Shannon.

Pronto tendremos las herramientas para hacer esto. ASKAP es actualmente el mejor radiotelescopio para detectar y localizar FRB. Los telescopios internacionales SKA que se están construyendo actualmente en Australia Occidental y Sudáfrica permitirán a los astrónomos localizar explosiones de radio rápidas más antiguas y distantes. Luego se necesitará el espejo de aproximadamente 40 metros de largo del Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral, actualmente en construcción en el alto y seco desierto de Chile, para estudiar las galaxias fuente.

El Very Large Telescope, o VLT, ubicado en el Observatorio Paranal en el desierto de Atacama en Chile. Esta impresionante imagen del VLT está pintada con los colores del atardecer y se refleja en el agua de la plataforma. Fuente: A. Gezi Panizza/ESO

Esfuerzo colaborativo y perspectivas de futuro

El proyecto fue un esfuerzo global en el que participaron investigadores de ASTRON (Países Bajos), la Pontificia Universidad Católica de Valparaíso (Chile), el Instituto Kavli de Física Cósmica y Matemáticas (Japón), el Observatorio SKA (Reino Unido), Northwestern UniversityUniversidad de California, Berkeley y Universidad de California, Santa Cruz (EE.UU.).

Los participantes australianos fueron la Universidad Macquarie, la Universidad Tecnológica de Swinburne, CSIRO, Repetir/ Universidad Curtin, ASTRO 3D y Universidad de Sídney.

Los métodos actuales para estimar la masa del universo dan respuestas contradictorias y desafían el modelo estándar de cosmología.

«Si contamos la cantidad de materia natural en el universo (los átomos que nos componen), falta más de la mitad de la que debería haber hoy», dice el profesor asociado Shannon.

“Creemos que la materia faltante se esconde en el espacio intergaláctico, pero puede ser tan caliente y difusa que es imposible verla usando técnicas normales.

«Las rápidas ráfagas de radio detectan esta materia ionizada. Incluso en el espacio que está casi completamente vacío, pueden ‘ver’ todos los electrones, y esto nos permite medir la cantidad de materia que existe entre las galaxias.

El radiotelescopio ASKAP en el Observatorio de Radioastronomía Murchison en Australia Occidental. Crédito: © Alex Cherny/CSIRO

Infraestructura del telescopio y esfuerzos futuros.

El radiotelescopio ASKAP de CSIRO está ubicado en Inyarrimanha Ilgari Bundara, el observatorio de radioastronomía CSIRO Murchison en Australia Occidental, a unos 800 kilómetros al norte de Perth.

Actualmente, 16 países son socios del Observatorio SKA, en el que se están construyendo dos radiotelescopios. SKA-Low (Telescopio de baja frecuencia), en la misma ubicación que ASKAP, incluirá 131.072 antenas de dos metros, mientras que SKA-Mid (Telescopio de media frecuencia) en Sudáfrica incluirá 197 antenas parabólicas.

El Very Large Telescope (VLT) tiene cuatro espejos de ocho metros y es operado por el Observatorio Europeo Austral (ESO), ubicado en Cerro Paranal en el desierto de Atacama al norte de Chile. Australia es un socio estratégico del Observatorio Europeo Austral, lo que brinda a los astrónomos australianos acceso al VLT y la oportunidad de aportarle nuevas técnicas.

Los astrónomos australianos también esperan tener acceso al Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral cuando entre en funcionamiento a finales de esta década. El ELT podrá ofrecer imágenes 15 veces más nítidas que las de telescopio espacial Hubble.

Para obtener más información sobre esta investigación, consulte Astrónomos detectan una rápida ráfaga de radio a 8 mil millones de años luz de distancia.

Referencia: “Una ráfaga de radio rápida y luminosa explora el universo con un corrimiento al rojo 1” por S. D. Ryder, K. W. Bannister, S. Bhandari, AT Deller, RD Ekers, M. Glowacki, A. C. Gordon, K. Gourdji, C. W. James, CD Kilpatrick, W .Lu, L. Marnoch, V. A. Moss, J. Ciencias.
doi: 10.1126/ciencia.adf2678