Más de mil poderosas explosiones cósmicas detectadas por el telescopio FAST en 47 días

Un equipo de investigación internacional dirigido por el Prof.LI Di y el Dr. WANG Pei de los Observatorios Astronómicos Nacionales de la Academia de Ciencias de China (NAOC) capturó un episodio extremo de explosiones cósmicas de Fast Radio Burst (FRB) 121102, utilizando el quinientos- metro Radiotelescopio de apertura esférica (FAST). Se detectaron un total de 1,652 ráfagas independientes dentro de los 47 días a partir del 29 de agosto de 2019 (UT).

Es el conjunto más grande de eventos de FRB hasta ahora, más que el número reportado en todas las demás publicaciones combinadas. Este conjunto de ráfagas permite determinar, por primera vez, la energía característica y la distribución de energía de cualquier FRB, arrojando así luz sobre el motor central que alimenta los FRB.

Estos resultados fueron publicados en Naturaleza el 13 de octubre de 2021.

Los FRB se detectaron por primera vez en 2007. Estos estallidos cósmicos pueden durar tan solo una milésima de segundo mientras producen un año de la producción total de energía del Sol. El origen de los FRB aún se desconoce. Aunque los extraterrestres también se han considerado en los modelos de FRB, las observaciones favorecen claramente las causas naturales. Los enfoques recientes incluyen exóticas estrellas de neutrones hipermagnetizadas, agujeros negros y cuerdas cósmicas que quedaron de Big Bang.

Distribución de la velocidad de ráfaga de la energía isotrópica equivalente a 1,25 GHz para FRB 121102. Crédito: NAOC

Los científicos encontraron que una pequeña fracción de FRB se repite. Este fenómeno facilita los estudios de seguimiento, incluida la localización e identificación de las galaxias anfitrionas de FRB.

FRB 121102 es el primer repetidor conocido y el primer FRB bien ubicado. Los científicos han identificado su origen en una galaxia enana. Además, este FRB está claramente asociado con una fuente de radio persistente. Ambas pistas son cruciales para resolver el misterio cósmico de los FRB. El comportamiento de FRB 121102 es difícil de predecir y se describe comúnmente como «estacional».

Mientras probaba el backend FAST FRB durante la fase de puesta en servicio, el equipo notó que el FRB 121102 se disparaba con frecuentes pulsos de luz. Entre el 29 de agosto y el 29 de octubre de 2019, se detectaron 1.652 eventos de ráfagas independientes en un total de 59,5 horas. Si bien la frecuencia de las ráfagas varió a lo largo de la serie, se observaron 122 ráfagas durante la hora punta, lo que corresponde a la tasa de eventos más alta jamás observada para cualquier FRB.

Un «río» de explosiones de una galaxia según lo registrado por el telescopio FAST. El recuento de ráfagas y las energías se muestran en los histogramas, imitando la pintura de la dinastía Song de WANG Ximeng «A Vast Land». Crédito: NAOC

Una tasa tan alta facilita un estudio estadístico de estas ráfagas de FRB. Los investigadores encontraron una energía característica clara de E.₀= 4,8 × 10³⁷ erg, por debajo del cual la generación de ráfagas se volvió menos eficiente. La distribución de energía de ráfaga se puede describir adecuadamente como bimodal, es decir, una función log-normal para ráfagas de E baja y una función de Lorentz para ráfagas de E alta, lo que implica que los pulsos FRB más débiles pueden ser de naturaleza estocástica y los más fuertes implican una relación entre dos Cantidades independientes.

«La energía total de este conjunto de ráfagas ya suma hasta el 3.8% de lo que está disponible en un magnetar y no se encontró una periodicidad entre 1ms y 1000s, lo que limita severamente la posibilidad de que el FRB 121102 provenga de un objeto compacto aislado», dijo Dr. WANG.

Se han descubierto más de seis nuevos FRB a través de la encuesta FAST de radioastronomía comensal (CRAFTS, https://crafts.bao.ac.cn/), incluido un nuevo repetidor similar al 121102. «Como la antena más grande del mundo, la sensibilidad de FAST resulta favorable a la revelación de las complejidades de los transitorios cósmicos, incluidos los FRB «, dijo el prof. ALLÍ.

Este proyecto es parte de una colaboración de larga data desde la fase de puesta en servicio del telescopio FAST. Las principales instituciones asociadas incluyen la Universidad Normal de Guizhou, la Universidad de Nevada Las Vegas, la Universidad de Cornell, el Max-Planck-Institut fuer Radioastronomie, la Universidad de West Virginia, CSIRO, la Universidad de California Berkeley y la Universidad de Nanjing.

Referencia: «Una distribución de energía de ráfaga bimodal de una fuente de ráfaga de radio rápida repetitiva» por D. Li, P. Wang, WW Zhu, B. Zhang, XX Zhang, R. Duan, YK Zhang, Y. Feng, NY Tang, S Chatterjee, JM Cordes, M. Cruces, S. Dai, V. Gajjar, G. Hobbs, C. Jin, M. Kramer, DR Lorimer, CC Miao, CH Niu, JR Niu, ZC Pan, L. Qian, L Spitler , D. Werthimer, GQ Zhang, FY Wang, XY Xie, YL Yue, L. Zhang, QJ Zhi y Y. Zhu, 13 de octubre de 2021, Naturaleza.
DOI: 10.1038 / s41586-021-03878-5