Desvela el extraño misterio de las ráfagas de radio rápidas

Este trabajo demuestra que nuevos telescopios con capacidades únicas como el ATA pueden proporcionar una nueva perspectiva sobre uno de los grandes misterios de la ciencia FRB.

Un equipo de científicos del Instituto SETI ha publicado nuevos conocimientos sobre un misterio cósmico llamado Fast Radio Bursts (FRB). El descubrimiento y la observación detallada de la repetición de FRB 20220912A en el Advanced Allen Telescope Array (ATA) del Instituto SETI arrojó luz sobre la naturaleza de estas señales espaciales.

Los FRB son breves e intensos destellos de ondas de radio procedentes del espacio profundo. Si bien la mayoría ocurre sólo una vez, algunos «repetidores» envían señales más de una vez, lo que aumenta la intriga de comprender sus orígenes. En 541 horas de observación, los investigadores detectaron 35 FRB del repetidor FRB 20220912A. Las observaciones realizadas con ATA cubrieron un amplio rango de radiofrecuencia y revelaron patrones fascinantes. Los 35 FRB se observaron en la parte inferior del espectro de frecuencia, cada uno con su propia firma energética única.

Los espectros dinámicos (o gráficos en «cascada») de todas las ráfagas de FRB 20220912A se detectaron utilizando el conjunto de telescopios Allen, perfiles de pulso de frecuencia promedio y espectros de tiempo promedio.
Las áreas sombreadas en rojo en los gráficos de la serie temporal indican la duración de la suberupción definida, mientras que las líneas verticales rojas indican la suberupción adyacente. Crédito: Instituto SETI

Perspectivas de las observaciones del Instituto SETI

«Este trabajo es apasionante porque proporciona tanto la confirmación de las propiedades conocidas de los FRB como el descubrimiento de algunas nuevas», afirmó el Dr. dijo Sophia Sheikh, becaria postdoctoral de NSF MPS-Ascend y autora principal. «Estamos reduciendo la fuente de los FRB, por ejemplo, a objetos extremos como los imanes, pero ningún modelo existente puede explicar todas las propiedades observadas hasta ahora. Es emocionante ser parte del primer estudio de FRB realizado con ATA: nuevos telescopios con Capacidades únicas como las de ATA arrojarán luz sobre grandes misterios de la ciencia de los FRB. Este trabajo demuestra que se puede ofrecer un nuevo ángulo.

Hallazgos detallados, publicados recientemente en la revista. Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society (MNRAS), muestran comportamientos intrigantes de los FRB. Estas misteriosas señales exhiben una deriva de frecuencia descendente, un acoplamiento entre su amplitud y su frecuencia central, y cambios en la duración de la ráfaga a lo largo del tiempo. El equipo también notó algo que no se había informado anteriormente: una caída significativa en la frecuencia central de las ráfagas durante dos meses de observación, lo que reveló un inesperado silbido cósmico.

Dos parámetros del conjunto de datos FRB 20220912A (frecuencia central y ancho de banda) se trazan a lo largo del tiempo en el MJD, desde el inicio de la campaña hasta el final de la misma (aproximadamente 60 días). El panel a) indica que la frecuencia central de la FRB disminuye a través de la propagación (los residuos del ajuste y la guía no paramétrica inferior se muestran en azul a continuación). El panel b) muestra la misma disminución a lo largo del tiempo para el ancho de banda. Crédito: Instituto SETI

Además, los investigadores utilizaron estas observaciones para predecir el punto de corte de las ráfagas brillantes de FRB 20220912A, lo que indica su contribución a la tasa de señal cósmica general. De hecho, este objeto en particular fue responsable de un pequeño porcentaje de todos los FRB más fuertes en el cielo durante estas observaciones.

El estudio también examinó los patrones temporales de las secuencias de ráfagas, buscando recurrencias dentro y entre las FRB. No se observaron patrones claros, lo que resalta la imprevisibilidad de estos eventos celestiales.

Parte de la serie de telescopios Allen.

Este trabajo demuestra el papel clave de ATA en decodificar los misterios de los FRB. ATA tiene la capacidad única de grabar simultáneamente una gran cantidad de canales de frecuencia, incluso si están muy separados; por ejemplo, algunas frecuencias son muy altas y otras muy bajas. Esto permite experimentos inmediatos cuando llega el FRB para controlar lo que está haciendo el FRB en frecuencias altas y bajas simultáneamente. Las actualizaciones actuales prometen aún más capacidades, al ver simultáneamente FRB débiles en frecuencias aún más altas, lo que garantiza que ATA permanezca a la vanguardia del avance de nuestra comprensión de los FRB.

Allen Telescope Array (ATA) en el Observatorio de Radioastronomía Hat Creek en California, EE.UU. ATA es operado por el Instituto SETI y está diseñado como un instrumento dedicado a la búsqueda de tecnofirmas, una poderosa instalación para el estudio de transitorios. Crédito: Joe Marfia

«Es emocionante ver a ATA participar en la investigación de FRB tres años después de que comenzara su programa de actualización», dijo el Dr. Wale Farah, científico del proyecto ATA del Instituto SETI y coautor. «ADA tiene capacidades únicas que se están utilizando en muchos esfuerzos de investigación, incluida la interpolación rápida».

Este descubrimiento histórico marca un paso significativo en la búsqueda en curso para desentrañar los secretos de la materia extrema en el universo. A medida que los científicos continúan explorando el universo, cada característica única que descubrimos nos acerca a la comprensión del origen y la naturaleza de estas fascinantes señales cósmicas.

Nota: Sofía Z. David R. DeBoer, Vishal Gajjar, Bill Karn, Jamar Kidling, Wenbin Lu, Mark Masters, Pranav Premnath, Sarah Scholtz, Carol Shumaker, Gurmehar Singh y Michael Snodgrass, aceptaron Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society.
arXiv:2312.07756