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El telescopio CHIME detecta más de 500 misteriosas ráfagas de radio rápidas desde el espacio exterior

by notiulti

El gran radiotelescopio CHIME, que se muestra aquí, ha detectado más de 500 misteriosas ráfagas de radio rápidas en su primer año de funcionamiento, informan los investigadores del MIT. Crédito: Colaboración CHIME

Las observaciones en su primer año de operación cuadriplican el número de ráfagas de radio conocidas y revelan dos tipos: únicos y repetidores.

Ver una ráfaga de radio rápida es tener mucha suerte en el lugar y el momento en que apuntas tu antena parabólica. Las ráfagas de radio rápidas, o FRB, son destellos de luz extrañamente brillantes, que se registran en la banda de radio del espectro electromagnético, que se encienden durante unos pocos milisegundos antes de desaparecer sin dejar rastro.

Estas breves y misteriosas balizas se han detectado en diversas y distantes partes del universo, así como en nuestra propia galaxia. Se desconocen sus orígenes y su aparición es impredecible. Desde que se descubrió el primero en 2007, los radioastrónomos solo han visto alrededor de 140 ráfagas en sus telescopios.

Ahora, un gran radiotelescopio estacionario en la Columbia Británica casi ha cuadriplicado el número de ráfagas de radio rápidas descubiertas hasta la fecha. El telescopio, conocido como CHIME, para el Experimento canadiense de mapeo de la intensidad del hidrógeno, ha detectado 535 nuevas ráfagas de radio rápidas durante su primer año de funcionamiento, entre 2018 y 2019.

Científicos de CHIME Collaboration, incluidos investigadores de CON, han reunido las nuevas señales en el primer catálogo FRB del telescopio, que presentarán esta semana en la Reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense.

El nuevo catálogo amplía significativamente la biblioteca actual de FRB conocidos y ya está dando pistas sobre sus propiedades. Por ejemplo, las ráfagas recién descubiertas parecen caer en dos clases distintas: las que se repiten y las que no. Los científicos identificaron 18 fuentes de FRB que estallaron repetidamente, mientras que el resto parecen ser excepcionales. Los repetidores también se ven diferentes, y cada ráfaga dura un poco más y emite frecuencias de radio más enfocadas que las ráfagas de FRB individuales que no se repiten.

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Estas observaciones sugieren fuertemente que los repetidores y los únicos surgen de mecanismos separados y fuentes astrofísicas. Con más observaciones, los astrónomos esperan precisar pronto los orígenes extremos de estas señales curiosamente brillantes.

“Antes de CHIME, había menos de 100 FRB descubiertos en total; ahora, después de un año de observación, hemos descubierto cientos más ”, dice Kaitlyn Shin, miembro de CHIME y estudiante de posgrado en el Departamento de Física del MIT. “Con todas estas fuentes, realmente podemos comenzar a tener una imagen de cómo se ven los FRB en su conjunto, qué astrofísica podría estar impulsando estos eventos y cómo se pueden usar para estudiar el universo en el futuro”.

REPICAR

CHIME, que se muestra aquí, consta de cuatro antenas grandes, cada una del tamaño y la forma de un half-pipe de snowboard, y está diseñada sin partes móviles. En lugar de girar para enfocarse en diferentes partes del cielo, CHIME mira fijamente a todo el cielo, buscando fuentes de ráfagas de radio rápidas en todo el universo. Crédito: Colaboración CHIME

Ver destellos

CHIME consta de cuatro antenas de radio cilíndricas masivas, aproximadamente del tamaño y la forma de half-pipe de snowboard, ubicadas en el Dominion Radio Astrophysical Observatory, operado por el National Research Council of Canada en British Columbia, Canadá. CHIME es una matriz estacionaria, sin partes móviles. El telescopio recibe señales de radio todos los días de la mitad del cielo a medida que la Tierra gira.

Si bien la mayor parte de la radioastronomía se realiza girando un plato grande para enfocar la luz de diferentes partes del cielo, CHIME mira fijamente, inmóvil, al cielo y enfoca las señales entrantes usando un correlador, un poderoso procesador de señalización digital que puede funcionar a través de grandes cantidades de datos, a una velocidad de aproximadamente 7 terabits por segundo, equivalente a un pequeño porcentaje del tráfico de Internet del mundo.

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“El procesamiento de señales digitales es lo que hace que CHIME pueda reconstruir y ‘mirar’ en miles de direcciones simultáneamente”, dice Kiyoshi Masui, profesor asistente de física en el MIT, quien dirigirá la presentación de la conferencia del grupo. “Eso es lo que nos ayuda a detectar FRB mil veces más a menudo que un telescopio tradicional”.

Durante el primer año de funcionamiento, CHIME detectó 535 nuevas ráfagas de radio rápidas. Cuando los científicos mapearon sus ubicaciones, encontraron que las ráfagas estaban distribuidas uniformemente en el espacio, pareciendo surgir de todas y cada una de las partes del cielo. A partir de los FRB que CHIME pudo detectar, los científicos calcularon que las ráfagas de radio rápidas y brillantes ocurren a una tasa de aproximadamente 800 por día en todo el cielo, la estimación más precisa de la tasa general de FRB hasta la fecha.

“Eso es lo hermoso de este campo: los FRB son realmente difíciles de ver, pero no son infrecuentes”, dice Masui, que es miembro del Instituto Kavli de Astrofísica e Investigación Espacial del MIT. “Si sus ojos pudieran ver los flashes de la radio de la misma manera que puede ver los flashes de las cámaras, los vería todo el tiempo si mirara hacia arriba”.

FRB Sky Map

Un mapa del cielo de FRB basado en detecciones de CHIME revela ráfagas distribuidas uniformemente por el cielo nocturno. Crédito: Colaboración CHIME

Mapeando el universo

A medida que las ondas de radio viajan por el espacio, cualquier gas interestelar o plasma, a lo largo del camino puede distorsionar o dispersar las propiedades y la trayectoria de la onda. El grado en que se dispersa una onda de radio puede dar pistas sobre la cantidad de gas que atravesó y posiblemente la distancia que ha viajado desde su fuente.

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Para cada uno de los 535 FRB que detectó CHIME, Masui y sus colegas midieron su dispersión y encontraron que la mayoría de las explosiones probablemente se originaron en fuentes lejanas dentro de galaxias distantes. El hecho de que las explosiones fueran lo suficientemente brillantes como para ser detectadas por CHIME sugiere que deben haber sido producidas por fuentes extremadamente energéticas. A medida que el telescopio detecta más FRB, los científicos esperan precisar exactamente qué tipo de fenómenos exóticos podrían generar señales ultrabrillantes y ultrarrápidas.

Los científicos también planean usar las explosiones y sus estimaciones de dispersión para mapear la distribución del gas en todo el universo.

“Cada FRB nos da alguna información de qué tan lejos se han propagado y cuánto gas se han propagado”, dice Shin. “Con un gran número de FRB, es de esperar que podamos averiguar cómo se distribuyen el gas y la materia a escalas muy grandes en el universo. Entonces, junto con el misterio de lo que son los FRB en sí mismos, también existe el emocionante potencial de los FRB como poderosas sondas cosmológicas en el futuro ”.

Esta investigación fue apoyada por varias instituciones, incluida la Fundación de Canadá para la Innovación, el Instituto Dunlap de Astronomía y Astrofísica de la Universidad de Toronto, el Instituto Canadiense de Investigación Avanzada, la Universidad McGill y el Instituto Espacial McGill a través de la Fundación Trottier Family, y la Universidad de la Columbia Británica.

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