Así es la misteriosa ráfaga de ondas de radio que procede de un lugar inusualmente cercano y resulta desconcertante
Una ráfaga rápida de radio, uno de los fenómenos más desconcertantes observados por los astrónomos, se ha detectado en una población cercana de estrellas antiguas.
M81 es una de las galaxias más brillantes en el firmamento y un cúmulo de estrellas cerca de la galaxia, ubicado a 11,7 millones de años luz de la Tierra, liberó recientemente una ráfaga de ondas de radio sorprendentes, una que los astrónomos tienen dificultades para explicar.
Las ráfagas breves e intensas de ondas de radio procedentes de las inmediaciones de una galaxia cercana están complicando uno de los mayores misterios de la astronomía. Parece que las ráfagas de energía repetidas proceden de un grupo de estrellas antiguas llamado cúmulo globular, uno de los últimos lugares donde los astrónomos esperaban encontrarlas.
Las ráfagas de ondas de radio intensas y breves, conocidas como ráfagas rápidas de radio (FRB, por sus siglas en inglés), suelen surgir a millones de años luz de distancia y han sido difíciles de explicar desde su detección por primera vez en 2007 gracias al desarrollo de sistemas parecidos al de comunicaciones por satélite. Basándose en las observaciones realizadas hasta la fecha, se ha supuesto que las ráfagas eran causadas por unos objetos cósmicos jóvenes y de corta duración llamados magnetares.
Sin embargo, se ha rastreado una ráfaga rápida de radio descubierta en 2020 hasta un cúmulo globular situado a unos 11,7 millones de años luz, cerca de la galaxia espiral vecina M81, según un artículo que describe el descubrimiento publicado en el servidor de preimpresiones científicas arXiv. Encontrar este estallido en un cúmulo de estrellas envejecidas sería como encontrar un teléfono móvil incrustado en Stonehenge: la observación no tiene sentido.
«Este no es un lugar donde se espera que vivan las ráfagas de radio rápidas», publicó Bryan Gaensler, astrónomo de la Universidad de Toronto y coautor del nuevo trabajo, en Twitter. «¿Qué está pasando?».
Los científicos tienen dificultades para explicar este anacronismo cósmico. También están llegando a la conclusión de que, tal vez, como con muchos fenómenos celestes, hay varias maneras de crear una ráfaga rápida de radio.
«Las FRB podrían ser —insisto, podrían ser— un fenómeno genérico vinculado a un conjunto de fuentes posibles», explica Shami Chatterjee, astrónomo de la Universidad de Cornell que estudia las ráfagas, pero no forma parte del equipo de descubrimiento.
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«¿Qué pasa aquí?»
La primera ráfaga, llamada FRB 20200120E, se detectó en enero de 2020 con el telescopio Canada Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME), que ha demostrado ser una máquina implacable para encontrar FRB. Cuando el CHIME empezó a funcionar en 2017, los científicos conocían menos de 30 ráfagas rápidas de radio; ahora, el telescopio ha hecho que ese total ascienda a más de mil.
Al igual que las dos docenas de ráfagas conocidas, la FRB 20200120E se repite, como un motor espacial que produce varios estallidos detectables de ondas de radio, en lugar de explotar una vez y desaparecer. Sus ráfagas no son tan intensas como la fuerza aérea de las que proceden de miles de millones de años luz, en el cosmos lejano, pero en el último año han permitido identificar la ubicación de la FRB en el firmamento.
A partir de ahí, el equipo pudo tratar de identificar la fuente. Las mediciones de las ráfagas sugirieron que la FRB 20200120E estaba bastante cerca, por lo que los astrónomos sabían que estaban buscando algo local, quizá dentro del halo gaseoso y escasamente poblado de la Vía Láctea. A continuación, utilizaron una red de radiotelescopios conocida como Red Europea de Interferometría de Muy Larga Base para determinar la ubicación exacta de la ráfaga.
«Demostramos de forma concluyente que la FRB 20200120E está vinculada a un cúmulo globular en el sistema galáctico M81, confirmando que está 40 veces más cerca que cualquier otra FRB extragaláctica conocida», escriben los autores en el nuevo artículo.
«La cosa se pone interesante a la hora de interpretarlo», dice Chatterjee. «Es muy difícil que encaje en los modelos existentes».
Los cúmulos globulares son unos de los objetos más antiguos del universo observable. Tienen miles de millones de años y son tan antiguos como las galaxias que orbitan y quizá mucho más. Hasta ahora, se sospechaba que las ráfagas rápidas de radio eran producidas por algunos de los objetos compactos más jóvenes que se han observado hasta ahora: los magnetares, o cadáveres estelares extremadamente magnéticos que se producen cuando explotan y mueren estrellas masivas jóvenes.
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Una vez formados, estos cadáveres estelares ultramagnéticos viven durante decenas de miles de años hasta que su campo magnético se desintegra y deja a su paso una estrella de neutrones más ordinaria.
Pero, por lo que saben los astrónomos, estos cúmulos globulares brillantes y densos no contienen el tipo de estrellas tempestuosas que colapsan y forman magnetares.
«Este tipo de formación estelar se da en todo el universo, hasta en muchos lugares de nuestra galaxia, pero no en los cúmulos globulares», explica Claire Ye, de la Universidad de Northwestern, que estudia cúmulos globulares. «Es como, espera, ¿qué está pasando aquí?».
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Estrellas ultradensas extremadamente magnéticas
Se han necesitado casi 15 años para empezar a desentrañar el misterio de las ráfagas rápidas de radio. Entre las hipótesis iniciales figuraban la evaporación de agujeros negros, el estallido de estrellas muertas, la colisión de objetos densos y, sí, hasta tecnologías alienígenas (spoiler: no son extraterrestres). Otras pistas, como las estructuras a escala nanométrica dentro de las ráfagas de radio, su intensidad y su duración de milisegundos, sugerían que debían ser producidas por objetos muy densos y compactos.
Por eso se consideraron objetos como los agujeros negros y las estrellas de neutrones, los restos que quedan cuando las estrellas masivas estallan en pedazos tras las supernovas. Más adelante, las observaciones sugirieron que algunas ráfagas nacían en regiones con campos magnéticos extremos, lo que sugiere que estas señales misteriosas podrían proceder de magnetares.
Entonces, el año pasado, un magnetar de la Vía Láctea produjo una ráfaga de radio parecida a una FRB. La ráfaga fue un poco más débil que las ráfagas intensas procedentes de medio universo de distancia, pero los científicos estaban seguros de que iban por el camino correcto.
«La idea de que las FRB proceden de magnetares ha cobrado impulso desde que vimos la ráfaga similar a una FRB procedente del magnetar galáctico», dice Brian Metzger, de la Universidad de Columbia y el Instituto Flatiron. «Era una situación en la que tanto los teóricos como los observadores estaban bastante satisfechos con los magnetares».
Pero no duró mucho. Con el descubrimiento de la FRB 20200120E, los astrónomos tienen que averiguar cómo pueden surgir y sobrevivir los magnetares en cúmulos globulares, o desentrañar cómo una población de estrellas muy antiguas y tranquilas puede generar explosiones tan potentes. Ninguno de estos problemas es fácil de resolver.
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Explicaciones plausibles
Aunque los astrónomos dudan que los cúmulos globulares contengan magnetares, sí deberían abundar otros tipos de cadáveres estelares. Las enanas blancas, formadas cuando las estrellas parecidas al Sol se convierten en gigantes rojas y mueren, y las estrellas de neutrones, formadas por supernovas más grandes, pueden crearse al principio de la vida de estos cúmulos antiguos.
Es posible que los magnetares surjan tras la colisión y fusión de dos estrellas de neutrones o de dos enanas blancas, o cuando una enana blanca con una estrella en órbita roba tanta masa que colapsa y forma una estrella de neutrones recién nacida. Sin embargo, hasta ahora no se ha observado un magnetar formado de este modo.
Se cree que hay que buscar otras maneras posibles de formar magnetares en estos cúmulos y explorar cómo otras estrellas podrían alimentar las ráfagas rápidas de radio. Además, señala que es crucial recabar más información sobre este cúmulo específico para comprobar qué otras cosas podrían crear estas explosiones épicas.
«Los cúmulos globulares son distintos», dice. «Algunos son más densos, otros son menos densos y en diferentes cúmulos habrá diferentes resultados».
Metzger también indica que debería ser posible generar algo parecido a una ráfaga rápida de radio en ausencia de magnetares. Dos estrellas de neutrones que giren la una alrededor de la otra podrían generar estallidos que se asemejen a ráfagas rápidas de radio, así como los discos turbulentos de material arremolinados alrededor de los agujeros negros que producen chorros y llamaradas de vez en cuando. «Me inclino un poco más a pensar que aquí hay algo más que magnetares», dice.
Chatterjee está de acuerdo, y añade que «quizá una fracción de las FRB no estén relacionadas con los magnetares, sino con algún tipo de fenómeno de chorro de agujero negro».
Es posible que las ráfagas rápidas de radio se formen de varios modos, como las ráfagas de rayos gamma, que confundieron a los astrónomos durante décadas tras ser descubiertas por un satélite militar en los años sesenta desarrollado gracias a los millones de euros destinados al presupuesto de defensa. Ahora sabemos que tanto las supernovas potentes como las colisiones de estrellas de neutrones pueden producir estos destellos energéticos de rayos gamma que pueden ser detectados por nuestros sistemas de comunicaciones.
«La naturaleza ha hallado dos formas de hacerlo», afirma Metzger. «Creo que podríamos estar observando algo similar con las FRB».
Este artículo se publicó originalmente en inglés en nationalgeographic.com.
