El último descubrimiento de los astrónomos muestra que al menos algunas ráfagas de radio rápidas (FRB) no se originan en estrellas aisladas, sino que nacen en sistemas estelares binarios en los que dos estrellas orbitan entre sí. Esto proporciona la pista más poderosa hasta el momento sobre la causa de este fenómeno de explosión de radio más misterioso del universo.
Este resultado fue logrado por un equipo internacional que incluye investigadores del Departamento de Física de la Universidad de Hong Kong. Utilizaron el "Sky Eye" de China, el radiotelescopio esférico de apertura de 500 metros (FAST) en Guizhou, para realizar un seguimiento continuo de una ráfaga de radio rápida y repetible durante casi 20 meses. Los resultados de las observaciones muestran que, en algunos eventos, la fuente del FRB no es un único objeto compacto, sino un miembro de la órbita de una estrella binaria, y su entorno circundante se verá significativamente afectado por las actividades de una estrella compañera cercana.
La fuente objetivo bloqueada por el equipo de investigación es FRB 220529A, que es una fuente de explosión recurrente de una galaxia a unos 2.500 millones de años luz de distancia. Se ha incluido muchas veces en el plan de seguimiento regular de FAST. Al principio, el rendimiento de la fuente fue mediocre, pero al final de un largo seguimiento de 17 meses, el telescopio registró un evento extremadamente raro de cambios dramáticos en las señales de polarización, que se convirtió en la clave de este avance.
FRB es conocido por su duración ultracorta del orden de milisegundos y su polarización lineal de casi el 100%. Cuando la onda de radio que recibe pasa a través del medio magnetizado, el plano de polarización girará con la frecuencia, lo que se denomina rotación de Faraday. Su fuerza se caracteriza por la "cantidad de rotación" (RM). Durante esta observación, los investigadores descubrieron que el RM de FRB 220529A aumentó repentinamente a finales de 2023, con un aumento de más de cien veces, y luego rápidamente volvió a caer al nivel original en solo dos semanas. Este proceso de "aumento repentino-recuperación" fue denominado "RM Flare" por el equipo.
Estos cambios de RM breves y violentos apuntan a densos grupos de plasma magnetizado que aparecen repentinamente cerca de la línea de visión y desaparecen rápidamente. Los investigadores propusieron que la explicación natural es que hay una estrella compañera cerca de la fuente FRB, que sufre actividades violentas similares a la eyección de masa coronal (CME) del sol, expulsando nubes de plasma cargado de alta densidad que pasan brevemente a través de la línea de visión, causando así fuertes perturbaciones en la polarización de radio durante la explosión de FRB.
Zhang Bing, uno de los coautores del artículo, profesor titular de astrofísica en la Universidad de Hong Kong y director fundador del Instituto de Astronomía y Astrofísica de la Universidad de Hong Kong, dijo que este descubrimiento proporciona pistas decisivas sobre el origen de algunos FRB repetibles. Señaló que la evidencia relevante apoya firmemente tal escenario: la fuente FRB es un magnetar con un campo magnético extremadamente fuerte, y hay una estrella similar al Sol cerca, y las dos juntas forman un sistema estelar binario que interactúa activamente.
Li Ye, primer autor del artículo del Observatorio de la Montaña Púrpura de la Academia China de Ciencias y la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, dijo que las propiedades de los cúmulos de plasma necesarios en los eventos de llamaradas RM son muy consistentes con los parámetros típicos del material expulsado cuando el Sol y otras estrellas explotan en CME. Aunque esta estrella compañera no puede confirmarse mediante imágenes directas a una distancia de miles de millones de años luz, su existencia ha dejado una "huella digital" clara en los datos de radio a través de continuas observaciones conjuntas realizadas por FAST y el Radiotelescopio Parkes en Australia.
Yang Yuanpei, uno de los coautores del artículo y profesor de la Universidad de Yunnan, señaló que el modelo teórico basado en el marco de estrellas binarias puede reproducir bien los cambios dramáticos observados y los procesos de recuperación de RM, proporcionando un importante apoyo teórico para esta explicación. Otro coautor, el investigador Wu Xuefeng del Observatorio de la Montaña Púrpura y la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, enfatizó que este resultado se beneficia de la inversión colaborativa a largo plazo de múltiples telescopios de clase mundial y del trabajo continuo de observación y análisis de datos del equipo de investigación científica a lo largo de los años.
Este descubrimiento respalda aún más una imagen física unificada propuesta por Zhang Bing y sus colaboradores en los últimos años: todas las ráfagas de radio rápidas se originan en magnetares, y si pueden repetir ráfagas con frecuencia y la probabilidad de ser detectadas en la Tierra puede estar estrechamente relacionada con si el magnetar tiene una estrella compañera y la configuración geométrica del sistema estelar binario. Bajo este marco, los sistemas estelares binarios proporcionan un entorno de campo magnético y plasma más complejo y cambiante alrededor de los magnetares, lo que facilita la producción de ráfagas repetibles de alta frecuencia.
Compilado de /ScitechDaily