El Universo es un lugar que todavía nos aguarda muchas sorpresas y fenómenos por descubrir. Los conocidos como estallidos rápidos de radio (FRB, por sus siglas de Fast Radio Burst) son flashes de luz observadas a radio frecuencias que sólo duran una milésima de segundo y que se conocen desde hace sólo 15 años. Es imposible predecir cuándo van a suceder, pero lo que si sabemos es que es un fenómeno muy común en el Universo. En torno a mil FRBs se podrían detectar cada día, si estuviéramos observando todo el cielo continuamente. De éstos, la gran mayoría parece que ocurrirán una única vez. Un destello de luz en una milésima de segundo y absolutamente nada el resto del tiempo. Lo que sí sabemos es que se producen a distancias cosmológicas, en galaxias muy lejanas a la nuestra, por lo que son extremadamente brillantes (en una milésima de segundo transmiten la misma energía que el Sol en todo un año).
Si bien el primer FRB fue descubierto en 2007, no fue hasta diez años después cuando se consiguió localizar con suficiente precisión en el cielo de dónde venía uno de estos estallidos. Para ello contamos con la ayuda del EVN, que es como se conoce a la red europea de VLBI (Very Long Baseline Interferometry), una red de antenas repartidas por todo el mundo que observa simultáneamente el cielo. Los datos recogidos por estas antenas viajan hasta el instituto JIVE, en el medio de la reserva natural de Dwingeldverld, al norte de los Países Bajos, donde se combinan, produciendo imágenes a radio frecuencias de extremadamente alta resolución.
Fue precisamente con estas imágenes como conseguimos desvelar por primera vez el origen de uno de estos FRBs, del único hasta ese momento que había producido más de un único estallido. Y lo que encontramos fue un hábitat altamente inesperado. Estos estallidos no se originaban en una de esas galaxias grandes y activas que aglutinan la mayor parte de la actividad en el Universo. En su lugar, lo que encontramos fue una galaxia enana, un débil conglomerado donde se formaban estrellas a más de dos mil millones de años luz de nosotros (muy lejos!), y que pasaría desapercibida para cualquiera (Chatterjee et al., Nature, 2017; Marcote et al., ApJ, 2017; Tendulkar et al., ApJ, 2017). ¿Por qué ahí? ¿Había algo especial en ese entorno? De hecho sí, descubrimos que se encuentra dentro de uno de los ambientes más extremos que podemos encontrar allí fuera (Michilli et al., Nature, 2018). Parecía que estos FRBs provenían de una estrella de neutrones muy joven (10–1000 años de vida) que se encontraba en las cercanías de una agujero negro masivo similar al del centro de nuestra galaxia, o dentro del remanente dejado por una explosión previa de estrellas al morir.
Y de hecho, esto idea se vio reforzada (aunque solo en parte) cuando identificamos con precisión un segundo FRB en el cielo (Marcote et al., Nature, 2020). A diferencia del primero, éste se encontraba en una galaxia muy similar a la nuestra, sólo que a 500 millones de años luz de distancia (un cuarto de la distancia al anterior). Pero la vecindad donde se producían los estallidos era también una región cuna de nuevas estrellas.
¿Así que todo sobre ruedas? Más o menos, hasta que el año pasado encontramos un FRB en un lugar opuesto a todos los anteriores. Las galaxias suelen tener regiones jóvenes, donde se forman estrellas; regiones donde se encuentran estrellas viejas; y cúmulos globulares, agrupaciones de estrellas muy muy viejas. Donde lo más joven que hay es el anillo de familia de Tutankamón. Pues precisamente en el interior de uno de estos cúmulos globulares es donde encontramos otro de estos FRBs que se mostraba bastante activo produciendo varios flases (Kirsten, Marcote, et al., Nature, 2022). Por si fuera poco, éste es uno de los FRBs con flases de luz más rápidos observados hasta el momento. Sus estallidos pueden ser tan cortos como sólo unas decenas de nanosegundos (¡una cienmillonésima de segundo!).
¿Cómo incorporar esto a todo lo anteriormente conocido? Todavía queda un largo camino hasta poder comprender totalmente qué son los FRBs y qué origina estos flases tan brillantes de luz. Y de hecho es un campo completamente dinámico, con cambios completos en nuestra comprensión en cuestión de pocos meses. Pero empieza a ser evidente que existe un amplio rango de regiones de donde estos estallidos pueden emanar. En general se piensa que el flash de luz debe provenir de una región muy cercana a la “superficie” de una estrella de neutrones joven, en general inmersa en un entorno muy extremo (como cerca de un agujero negro como el del centro de nuestra galaxia o interaccionando con los restos de explosiones previas de estrellas), o formando una pareja galáctica con otra estrella en un sistema binario: donde estas dos estrellas orbitan entre sí e interaccionan continuamente.
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Benito Marcote Martin
Staff Support Scientist at the Joint Institute for VLBI ERIC
Vengo de Cantabria, donde crecí e hice la licenciatura de física (en la Universidad de Cantabria). Soy doctor en Física por la Universidad de Barcelona. Realicé mi etapa postdoctoral en Joint Institute for VLBI ERIC (JIVE), in Dwingeloo (Países Bajos), donde actualmente me encuentro como científico de soporte de la European VLBI Network (EVN). Mi trabajo se centra en operar esta red de antenas, organizar las observaciones y preparar los datos recogidos para que los astrónomos consigan buenas imágenes con las mismas.
Mi investigación ha ido divergiendo en los últimos años y actualmente cubro varias líneas, siempre a través de observaciones de radio y sobre objetos transitorios (variables) de muy alta energía. Empecé en el campo de las binarias de rayos gamma y de cómo aceleran partículas relativistas, pero pronto incorporé otro tipo de estrellas binarias: las colliding wind binaries que producen choques entre los vientos de las dos estrellas. En los últimos años el campo activo de FRBs ha marcado claramente la mayor parte de mi tiempo. Pero todavía me ha dejado tiempo para poder seguir varias de las explosiones famosas que se han descubierto en los últimos años: el choque de dos estrellas de neutrones produciendo ondas gravitacionales por primera vez; los estallidos de rayos gamma, y una nova que explota recurrentemente cada unos 15 años.