Potentes pulsos de radio que se originan en la materia escondida alrededor de las galaxias en las profundidades del espacio

El concepto de este artista muestra ráfagas de radio distantes y rápidas que perforan los halos de gas alrededor de las galaxias en el universo local. Las ráfagas de radio se captan desde el espacio profundo, pasan a través de halos galácticos y finalmente alcanzan telescopios en la Tierra. Las manchas que se ven en ambas líneas representan las ráfagas de radio a medida que viajan hacia la Tierra. Crédito: Charles Carter

Los poderosos pulsos de radio cósmicos que emanan del espacio profundo pueden usarse para sondear piscinas de gas ocultas en galaxias cercanas, según una nueva investigación publicada en una revista el mes pasado. Astronomía de la naturaleza.

Así llamado ráfagas de radio rápidas, o FRB, son ráfagas de ondas de radio que normalmente 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 más largas y frecuencias más bajas). El primer FRB se descubrió en 2007 y desde entonces se han descubierto cientos más. En 2020, el instrumento STARE2 de Caltech (Encuesta de emisiones de radio astronómicas transitorias 2) y CHIME de Canadá (Experimento de mapeo de intensidad de hidrógeno canadiense) descubrió un FRB masivo disparado en nuestra propia galaxia, la Vía Láctea. Esos hallazgos anteriores ayudaron a respaldar la teoría de que los eventos energéticos probablemente se originan en estrellas magnetizadas muertas llamadas magnetos.

A medida que aparecen más y más FRB, los científicos ahora están investigando cómo pueden usarse para estudiar el gas entre nosotros y las explosiones. En particular, les gustaría usar FRB para sondear los 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 rodea las galaxias disminuya la velocidad de las ondas y disperse las frecuencias de radio. En el nuevo estudio, el equipo de investigación examinó una muestra de 474 FRB distantes detectados por CHIME, el mayor número de FRB detectados hasta la fecha. Demostraron que el subconjunto de dos docenas de FRB que pasaron a través de los halos galácticos se ralentizó más que los FRB que no cruzaron.

«Nuestro estudio muestra que los FRB pueden actuar como pinchos de toda la materia entre nuestros radiotelescopios y la fuente de las ondas de radio», dijo el autor principal Liam Connor, investigador postdoctoral en astronomía de Tolman que trabaja con Astronomy and Assoc. coautor del estudio Vikram Ravi.

«Usamos ráfagas de radio rápidas para hacer brillar la luz a través de los halos de las galaxias cercanas[{» attribute=»»>Milky Way and measure their hidden material,” Connor says.

The study also reports finding more matter around the galaxies than expected. Specifically, about twice as much gas was found as theoretical models predicted.

All galaxies are surrounded and fed by massive pools of gas out of which they were born. However, the gas is very thin and hard to detect. “These gaseous reservoirs are enormous. If the human eye could see the spherical halo that surrounds the nearby Andromeda galaxy, the halo would appear one thousand times larger than the moon in area,” Connor says.

Researchers have developed different techniques to study these hidden halos. For example, Caltech professor of physics Christopher Martin and his team developed an instrument at the W. M. Keck Observatory called the Keck Cosmic Webb Imager (KCWI) that can probe the filaments of gas that stream into galaxies from the halos.

This new FRB method allows astronomers to measure the total amount of material in the halos. This can be used to help piece together a picture of how galaxies grow and evolve over cosmic time.

“This is just the start,” says Ravi. “As we discover more FRBs, our techniques can be applied to study individual halos of different sizes and in different environments, addressing the unsolved problem of how matter is distributed in the universe.”

In the future, the FRB discoveries are expected to continue streaming in. Caltech’s 110-dish Deep Synoptic Array, or DSA-110, has already detected several FRBs and identified their host galaxies. Funded by the National Science Foundation (NSF), this project is located at Caltech’s Owen Valley Radio Observatory near Bishop, California. In the coming years, Caltech researchers have plans to build an even bigger array, the DSA-2000, which will include 2,000 dishes and be the most powerful radio observatory ever built. The DSA-2000, currently being designed with funding from Schmidt Futures and the NSF, will detect and identify the source of thousands of FRBs per year.

Reference: “The observed impact of galaxy halo gas on fast radio bursts” by Liam Connor and Vikram Ravi, 4 July 2022, Nature Astronomy.
DOI: 10.1038/s41550-022-01719-7