Récord en astronomía: captaron la ráfaga rápida de radio más lejana jamás registrada

Una señal que salió de una galaxia distante y recorrió más de 10.000 millones de años hasta la Tierra permitió a un equipo internacional localizar la ráfaga rápida de radio más lejana registrada hasta ahora. Estos destellos, que duran apenas milisegundos, han ganado atención en la astronomía porque su origen todavía no está resuelto y porque, durante su viaje, sus ondas de radio atraviesan la materia que ocupa el espacio entre las galaxias.

La señal, identificada como FRB 20240304B, fue detectada por el radiotelescopio MeerKAT, en Sudáfrica, y su galaxia de origen se ubicó con observaciones del telescopio espacial James Webb. La luz partió cuando el universo tenía cerca de 3.000 millones de años, por lo que el hallazgo permite mirar una etapa temprana de la historia cósmica y estudiar el material que la señal atravesó antes de llegar a los instrumentos terrestres.

El resultado fue descrito en un estudio publicado en la revista Science. El trabajo señala que la galaxia anfitriona se encuentra a un desplazamiento al rojo de 2,148, una medición que permite estimar a qué distancia y en qué época se emitió su luz. También indica que el destello atravesó gas ionizado durante alrededor del 80 % de la historia del universo.

Es decir, que la luz de esa galaxia partió cuando el universo apenas tenía unos 3.000 millones de años, recorrió la mayor parte de la historia cósmica y, en ese trayecto de más de 10.000 millones de años, atravesó enormes nubes de gas cuyas partículas están cargadas eléctricamente, un material que de otro modo resulta casi imposible de observar.

La galaxia de origen aporta pistas sobre qué produce estas señales

Las ráfagas rápidas de radio son emisiones breves procedentes de fuentes situadas fuera de la Vía Láctea. Aunque duran una fracción de segundo, sus características cambian al cruzar el material que hay entre su punto de origen y la Tierra. Por eso, además de intentar determinar qué las produce, los astrónomos las usan para examinar regiones del universo que no pueden observarse de manera directa.

Hasta ahora, no existe una explicación única para todos estos eventos. Una de las hipótesis plantea que algunos pueden surgir de magnetares, estrellas de neutrones con campos magnéticos muy intensos.

Las estrellas de neutrones son los núcleos compactos que pueden quedar tras la explosión de una estrella masiva. Otra posibilidad propone que ciertas señales provengan de la fusión de dos estrellas de neutrones más antiguas.

La galaxia que alojó a FRB 20240304B inclinó la discusión hacia la primera explicación, aunque el estudio no presenta una conclusión definitiva. Laura Driessen, coautora de la investigación en la Universidad de Sídney, afirmó que el sistema es “sorprendentemente pequeño, pobre en metales y atraviesa un episodio muy activo de formación estelar”, según el comunicado de prensa de la institución.

En astronomía, los metales son los elementos más pesados que el hidrógeno y el helio. La escasez de estos elementos y la formación intensa de estrellas describen una galaxia joven, de acuerdo con el comunicado. Esas condiciones son compatibles con el nacimiento reciente de magnetares, que pueden formarse cuando una estrella masiva termina su vida en una supernova.

El equipo aclaró que esa compatibilidad no descarta otros mecanismos. Sin embargo, el entorno observado difiere de lo que cabría esperar si esta señal hubiera surgido de la unión de dos estrellas de neutrones envejecidas, un proceso asociado con poblaciones estelares de mayor edad. “Eso nos da una pista importante sobre los ambientes en los que nacen estas ráfagas”, sostuvo Driessen, según el comunicado.

El viaje de la señal permite estudiar la materia entre galaxias

El interés del hallazgo no se limita a la distancia récord. Durante más de 10.000 millones de años, la emisión atravesó el espacio que separa a las galaxias y acumuló cambios que los investigadores pueden medir.

Esos cambios aportan información sobre el gas ionizado, un gas cuyas partículas tienen carga eléctrica porque perdieron o ganaron electrones, y sobre los campos magnéticos presentes a lo largo del trayecto.

En ese sentido, la señal actuó como una baliza cósmica. El comunicado explica que ayudó a iluminar reservas de gas y materia entre galaxias que resultan difíciles de detectar por otros métodos. Esta posibilidad es relevante porque gran parte de ese material no brilla de una forma que los telescopios puedan registrar con facilidad.

El artículo científico también advierte que la emisión llegó muy dispersa, es decir, que sus componentes no arribaron todos al mismo tiempo después de atravesar el material intergaláctico.

“La emisión altamente dispersa implica que hay una población de ráfagas rápidas de radio que no es detectada por los relevamientos actuales”, concluye el trabajo. La observación no cuantifica cuántas señales podrían estar quedando fuera de los registros, pero plantea una limitación para los instrumentos y los métodos disponibles.

El telescopio James Webb permitió encontrar una galaxia que no se veía desde tierra

Detectar la señal fue solo el primer paso. Para conocer su distancia y sus condiciones de origen, el grupo debía identificar la galaxia que la había emitido. Los telescopios terrestres más grandes no lograron verla, por lo que fueron necesarias las observaciones infrarrojas del James Webb, que permitieron ubicarla y medir su distancia.

Themiya Nanayakkara, investigador de la Universidad de Sídney y coautor del estudio, afirmó que los resultados muestran la capacidad del observatorio espacial para ir más allá de los límites previos, según el comunicado. La combinación de los datos de MeerKAT con las imágenes y mediciones del Webb permitió vincular un destello de milisegundos con una galaxia remota.

La detección anterior de una ráfaga rápida de radio a gran distancia también había contado con participación de astrónomos de la Universidad de Sídney en 2023, de acuerdo con la institución. FRB 20240304B superó ese registro y extendió el alcance temporal de estas observaciones hasta una época en la que el universo aún era joven.

El próximo objetivo, según Ben Stappers, profesor de la Universidad de Mánchester, investigador principal del proyecto MeerTRAP y coautor del trabajo, será determinar hasta qué momento del universo temprano pueden rastrearse estas señales.

“El siguiente paso es llevar esta frontera más lejos y ver cuánto podemos acercarnos a las primeras generaciones de estrellas”, afirmó Stappers en el comunicado.