Pulsos de radio cósmicos prueban materia oculta alrededor de las galaxias         

 

Por el Instituto de Tecnología de California

05 de julio de 2022.

El concepto de este artista muestra ráfagas de radio distantes y rápidas que perforan los halos gaseosos alrededor de las galaxias en el Universo local. Crédito: Charles Carter.

 

Los potentes pulsos de radio que se originan en las profundidades del cosmos se pueden utilizar para estudiar los depósitos ocultos de gas que envuelven a las galaxias cercanas, según un nuevo estudio que aparece en la revista Nature Astronomy.

 

Las llamadas ráfagas de radio rápidas, o FRB, son pulsos de ondas de radio que generalmente se originan a millones o miles de millones de años luz de distancia (las ondas de radio son radiación electromagnética como la luz que vemos con nuestros ojos, pero tienen longitudes de onda y frecuencias más largas). El primer FRB se descubrió en 2007 y, desde entonces, se han encontrado cientos más. En 2020, el instrumento STARE2 (Survey for Transient Astronomical Radio Emission 2) de Caltech y el CHIME (Experimento canadiense de mapeo de intensidad de hidrógeno) de Canadá detectaron una FRB masiva que estalló en nuestra galaxia, la Vía Láctea. Esos resultados anteriores ayudaron a confirmar la teoría de que los eventos energéticos probablemente se originan en estrellas magnetizadas muertas llamadas magnetares.

 

A medida que aparecen más y más FRB, los investigadores ahora se preguntan cómo se pueden usar para estudiar el gas que se encuentra  entre nosotros y las explosiones. En particular, les gustaría usar los FRB para sondear halos de gas difuso que rodean las galaxias. A medida que los pulsos de radio viajan hacia la Tierra, se espera que el gas que envuelve las galaxias disminuya la velocidad de las ondas y disperse las frecuencias de radio. En el nuevo estudio, los investigadores observaron una muestra de 474 FRB distantes detectados por CHIME, que ha descubierto la mayor cantidad de FRB hasta la fecha, y demostraron que el subconjunto de dos docenas de FRB que atravesaron halos galácticos se ralentizó más que los que no lo cruzaron.

 

"Nuestro estudio muestra que los FRB pueden actuar como brochetas de toda la materia entre nuestros radiotelescopios y la fuente de las  ondas de radio", dice el autor principal Liam Connor, investigador asociado posdoctoral en astronomía de Tolman, que trabaja con el profesor asistente de astronomía y coautor del estudio, Vikram Ravi.

 

"Hemos utilizado ráfagas de radio rápidas para hacer brillar una luz a través de los halos de las galaxias cercanas a la Vía Láctea y medir su  material oculto", dice Connor.

 

El estudio también informa que encontró más materia alrededor de las galaxias de lo esperado, específicamente, aproximadamente el doble  de gas de lo que predijeron los modelos teóricos.

 

Todas las galaxias están rodeadas y alimentadas por enormes depósitos de gas de las que nacieron. Sin embargo, el gas es muy delgado y difícil de detectar. "Estas reservas gaseosas son enormes. Si el ojo humano pudiera ver el halo esférico que rodea a la cercana galaxia de Andrómeda, el halo parecería mil veces más grande que la Luna", dice Connor.

 

Los investigadores han desarrollado diferentes técnicas para estudiar los halos ocultos. Por ejemplo, el profesor de física de Caltech  Christopher Martin y su equipo desarrollaron un instrumento en el Observatorio WM Keck llamado Keck Cosmic Webb Imager (KCWI) que puede sondear los filamentos de gas que fluyen hacia las galaxias desde los halos.

 

Este nuevo método FRB permite a los astrónomos medir la cantidad total de material en los halos, lo que ayudará a armar una imagen de  cómo crecen y evolucionan las galaxias a lo largo del tiempo cósmico.

 

"Esto es solo el comienzo", dice Ravi. "A medida que descubramos más FRB, nuestras técnicas se pueden aplicar para estudiar halos  individuales de diferentes tamaños y en diferentes entornos, abordando el problema no resuelto de cómo se distribuye la materia en el Universo".

 

En el futuro, se espera que los descubrimientos de FRB continúen llegando. La matriz sinóptica profunda de 110 platos de Caltech, o DSA- 110, ya ha detectado varios FRB e identificado sus galaxias anfitrionas. Financiado por la Fundación Nacional de Ciencias (NSF), este proyecto está ubicado en el Radio Observatorio Owen Valley de Caltech cerca de Bishop, California. En los próximos años, los investigadores de Caltech tienen planes para construir un conjunto aún mayor, el DSA-2000, que incluirá 2.000 platos y será el observatorio de radio más poderoso jamás construido. El DSA-2000, que actualmente se está diseñando con fondos de Schmidt Futures y la NSF, detectará e identificará la fuente de miles de FRB por año.

 

Fuente:

https://phys.org/news/2022-07-cosmic-radio-pulses-probe-hidden.html