Las misiones de la NASA ayudan a identificar potentes explosiones simultáneas de rayos X y radio de una fuente en nuestra galaxia.

El 28 de abril, un remanente estelar supermagnetizado conocido como magnetar lanzó una mezcla simultánea de rayos X y señales de radio nunca antes observadas. El estallido incluyó la primera ráfaga de radio rápida (FRB) jamás vista desde dentro de nuestra galaxia, la Vía Láctea, y muestra que los magnetares pueden producir estas misteriosas y poderosas explosiones de radio que antes solo se veían en otras galaxias.

El 28 de abril, los observatorios espaciales y terrestres detectaron potentes explosiones simultáneas de rayos X y radio de una fuente en nuestra galaxia. Este evento único ayuda a resolver el viejo rompecabezas de ráfagas de radio rápidas observadas en otras galaxias.

“Antes de este evento, una amplia variedad de escenarios podría explicar el origen de los FRB”, dijo Chris Bochenek, estudiante de doctorado en astrofísica en Caltech que dirigió un estudio del evento de radio. “Si bien todavía puede haber giros emocionantes en la historia de los FRB en el futuro, para mí, en este momento, creo que es justo decir que la mayoría de los FRB provienen de magnetares hasta que se demuestre lo contrario”.

Una magnetar es un tipo de estrella de neutrones aislada, los restos aplastados del tamaño de una ciudad de una estrella muchas veces más masiva que nuestro Sol. Lo que hace que una magnetar sea tan especial es su intenso campo magnético. El campo puede ser 10 billones de veces más fuerte que el de un imán de refrigerador y hasta mil veces más fuerte que el de una típica estrella de neutrones. Esto representa un enorme depósito de energía que los astrónomos sospechan que potencia los estallidos de magnetar.

La porción de rayos X de las ráfagas sincrónicas fue detectada por varios satélites, incluida la misión Wind de la NASA.

Esta vista aérea muestra el Experimento Canadiense de Mapeo de la Intensidad del Hidrógeno (CHIME), un radiotelescopio ubicado en Dominion Radio Astrophysical Observatory en Columbia Británica.
Créditos: Richard Shaw / UBC / CHIME Collaboration.

El componente de radio fue descubierto por el Experimento Canadiense de Mapeo de Intensidad del Hidrógeno (CHIME), un radiotelescopio ubicado en Dominion Radio Astrophysical Observatory en Columbia Británica y dirigido por la Universidad McGill en Montreal, la Universidad de Columbia Británica y la Universidad de Toronto.

Un proyecto financiado por la NASA llamado Survey for Transient Astronomical Radio Emission 2 (STARE2) también detectó la ráfaga de radio vista por CHIME. Consta de un trío de detectores en California y Utah y operados por Caltech y el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California, STARE 2 está dirigido por Bochenek, Shri Kulkarni en Caltech y Konstantin Belov en JPL. Determinaron que la energía de la explosión era comparable a los FRB.

Para cuando ocurrieron estas explosiones, los astrónomos ya habían estado monitoreando su fuente durante más de medio día.

A última hora del 27 de abril, el Observatorio Swift Neil Gehrels de la NASA detectó una nueva ronda de actividad de un magnetar llamado SGR 1935 + 2154 (SGR 1935 para abreviar) ubicado en la constelación de Vulpecula. Fue el estallido más prolífico del objeto hasta el momento: una tormenta de ráfagas de rayos X de rápida explosión, cada una de las cuales duró menos de un segundo. La tormenta, que duró horas, fue captada en varias ocasiones por Swift, el telescopio espacial de rayos gamma Fermi de la NASA y el Explorador de composición interior de estrellas de neutrones (NICER) de la NASA, un telescopio de rayos X montado en la Estación Espacial Internacional.

Aproximadamente 13 horas después de que amainó la tormenta, cuando la magnetar estaba fuera de la vista de Swift, Fermi y NICER, estalló una explosión especial de rayos X. La explosión fue vista por la misión INTEGRAL de la Agencia Espacial Europea, el satélite de rayos X Huiyan de la Administración Nacional del Espacio de China y el instrumento ruso Konus en Wind. Cuando se encendió la ráfaga de rayos X de medio segundo de duración, CHIME y STARE2 detectaron la ráfaga de radio, que duró solo una milésima de segundo.

STARE2 es un conjunto de tres detectores de radio ubicados en California y Utah. Esta imagen muestra la ubicada en el Complejo de Comunicaciones del Espacio Profundo de Goldstone en el desierto de Mojave en California.
Créditos: NASA / JPL-Caltech.

“La explosión de radio fue mucho más brillante que cualquier otra cosa que habíamos visto antes, así que inmediatamente supimos que era un evento emocionante”, dijo Paul Scholz, investigador del Instituto Dunlap de Astronomía y Astrofísica de la Universidad de Toronto y miembro de Colaboración CHIME/FRB. “Hemos estudiado los magnetares de nuestra galaxia durante décadas, mientras que los FRB son un fenómeno extragaláctico cuyos orígenes han sido un misterio. Este evento muestra que los dos fenómenos probablemente estén conectados “.

Los artículos tanto de CHIME/FRB Collaboration como del equipo STARE2 se publicaron el 4 de noviembre en la revista Nature.

La distancia de SGR 1935 sigue estando mal establecida, con estimaciones que oscilan entre 14.000 y 41.000 años luz. Suponiendo que se encuentra en el extremo más cercano de este rango, la porción de rayos X de las explosiones simultáneas transportó tanta energía como la que produce nuestro Sol durante un mes. Curiosamente, sin embargo, no fue tan poderoso como algunas de las llamaradas de la tormenta de la magnetar.

“Las ráfagas observadas por NICER y Fermi durante la tormenta son claramente diferentes en sus características espectrales de las asociadas con la explosión de radio”, dijo George Younes, investigador de la Universidad George Washington en Washington y autor principal de dos artículos que analizan la explosión. “Atribuimos esta diferencia a la ubicación del destello de rayos X en la superficie de la estrella, y es probable que el estallido asociado con FRB ocurra en el polo magnético o cerca del mismo. Esto puede ser clave para comprender el origen de la excepcional señal de radio”.

La explosión de radio del SGR 1935 fue miles de veces más brillante que cualquier emisión de radio de los magnetares de nuestra galaxia. Si este evento hubiera ocurrido en otra galaxia, habría sido indistinguible de algunos de los FRB más débiles observados.

Además, el pulso de radio llegó durante una ráfaga de rayos X, algo que nunca antes se había visto en asociación con los FRB. En conjunto, las observaciones sugieren fuertemente que SGR 1935 produjo el equivalente de la Vía Láctea a un FRB, lo que significa que los magnetares en otras galaxias probablemente produzcan al menos algunas de estas señales.

Para una prueba férrea de la conexión con la magnetar, idealmente a los investigadores les gustaría encontrar un FRB fuera de nuestra galaxia que coincida con un estallido de rayos X de la misma fuente. Es posible que esta combinación solo sea posible para las galaxias cercanas, por lo que CHIME, STARE2 y los satélites de alta energía de la NASA seguirán observando los cielos.