Este trabajo demuestra que los nuevos telescopios con capacidades únicas, como el ATA, pueden ofrecer un nuevo ángulo sobre los misterios excepcionales de la ciencia FRB.

Un equipo de científicos del Instituto SETI ha revelado nueva información sobre un misterio cósmico conocido como ráfagas de radio rápidas (FRB). El descubrimiento y la observación detallada de la repetición FRB 20220912A, llevados a cabo en el Enhanced Allen Telescope Array (ATA) del Instituto SETI, arrojan luz sobre la naturaleza de estas señales espaciales.

Los FRB son destellos breves e intensos de ondas de radio que se originan en el espacio profundo. Aunque la mayoría sólo ocurre una vez, algunos «repetidores» envían señales más de una vez, lo que aumenta la intriga de comprender su origen. Durante 541 horas de observación, los investigadores detectaron 35 FRB del repetidor FRB 20220912A. Las observaciones, realizadas con el ATA, cubrieron una amplia gama de frecuencias de radio y revelaron patrones fascinantes. Los 35 FRB se encontraron en la parte inferior del espectro de frecuencia, cada uno con su firma energética única.

Espectros dinámicos (o gráficos en “cascada”) para todas las ráfagas FRB 20220912A detectadas utilizando Allen Telescope Array, perfiles de pulso de frecuencia promedio y espectros de tiempo promedio.
Las regiones sombreadas en rojo en los gráficos de las series temporales indican la duración de las subráfagas definidas, con líneas verticales rojas que delimitan las subráfagas adyacentes. Crédito: Instituto SETI

Resumen de las observaciones del Instituto SETI

«Este trabajo es apasionante porque proporciona tanto la confirmación de las propiedades conocidas del FRB como el descubrimiento de otras nuevas», dijo la Dra. Sofia Sheikh del Instituto SETI, becaria postdoctoral NSF MPS-Ascend y autora principal. “Por ejemplo, limitamos la fuente de FRB a objetos extremos como los magnetares, pero ningún modelo existente puede explicar todas las propiedades observadas hasta ahora. Ha sido maravilloso ser parte del primer estudio de FRB realizado con ATA; este trabajo demuestra que los nuevos telescopios con capacidades únicas, como el ATA, pueden ofrecer un nuevo ángulo sobre los misterios excepcionales de la ciencia de FRB.

Los resultados detallados, publicados recientemente en la revista Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society (MNRAS), presentan los comportamientos intrigantes de los FRB. Estas misteriosas señales exhiben una deriva de frecuencia descendente, un vínculo entre su ancho de banda y su frecuencia central, y cambios en la duración de las ráfagas a lo largo del tiempo. El equipo también observó algo que nunca antes se había informado: hubo una caída notable en la frecuencia central de las ráfagas durante los dos meses de observación, lo que reveló un silbido cósmico inesperado.

Dos parámetros del conjunto de datos FRB 20220912A (frecuencia central y ancho de banda) trazados a lo largo del tiempo, en fecha juliana modificada (MJD), desde el inicio hasta el final de la campaña (un período de aproximadamente 60 días). El panel a) muestra que la frecuencia central del FRB disminuye a lo largo de la campaña (con los residuos del ajuste y una pauta no paramétrica LOWESS que se muestran a continuación en azul). El panel b) muestra la misma disminución a lo largo del tiempo para el ancho de banda. Crédito: Instituto SETI

Además, los investigadores utilizaron estas observaciones para predecir un punto de corte para las ráfagas más brillantes de FRB 20220912A, lo que indica su contribución a la tasa de señal cósmica general. De hecho, este objeto específico fue responsable de un pequeño porcentaje de todos los FRB fuertes en el cielo durante estas observaciones.

El estudio también investigó los patrones temporales de secuencias en ráfaga, buscando repeticiones dentro y entre FRB. No se ha encontrado ningún patrón claro, lo que pone de relieve la imprevisibilidad de estos fenómenos celestes.

El papel del conjunto de telescopios Allen

Este trabajo demuestra el importante papel de ATA en la decodificación de los misterios de los FRB. ATA tiene la capacidad única de grabar una gran cantidad de canales de frecuencia al mismo tiempo, incluso si están muy separados (por ejemplo, cuando algunas frecuencias son muy altas y otras muy bajas). Esto permite realizar comprobaciones instantáneas cuando llega un FRB, para limitar lo que el FRB hace simultáneamente en frecuencias altas y bajas. Las actualizaciones en curso prometen aún más capacidades, permitiendo que los FRB más débiles se detecten simultáneamente en incluso más frecuencias, lo que garantiza que ATA permanezca a la vanguardia del avance de nuestra comprensión de los FRB.

El Allen Telescope Array (ATA) con sede en el Observatorio de Radioastronomía Hat Creek, California, Estados Unidos. El ATA es operado por el Instituto SETI, diseñado como un instrumento dedicado a la búsqueda de tecnofirmas, tiene el potencial de ser una poderosa instalación para el estudio de transitorios. Crédito: Joe Marfia

«Es emocionante ver a ATA participar en la investigación de FRB tres años después de su programa de actualización», dijo el Dr. Wael Farah, científico del proyecto ATA del Instituto SETI y coautor. «ATA tiene capacidades únicas que se utilizan en muchos proyectos de investigación, particularmente en transitorios rápidos».

Este descubrimiento histórico marca un importante paso adelante en la búsqueda en curso para descubrir los secretos de los objetos extremos del universo. A medida que los científicos continúan explorando el cosmos, cada característica única que descubrimos nos acerca a la comprensión de los orígenes y la naturaleza de estas cautivadoras señales cósmicas.

Referencia: “Caracterización de la repetición de FRB 20220912A con Allen Telescope Array” por Sofia Z. Sheikh, Wael Farah, Alexander W. Pollak, Andrew, PV, Siemion, Mohammed A. Chamma, Luigi F. Cruz, Roy H. Davis, David R. DeBoer, Vishal Gajjar, Phil Karn, Jamar Kittling, Wenbin Lu, Mark Masters, Pranav Premnath, Sarah Schoultz, Carol Shumaker, Gurmehar Singh y Michael Snodgrass, aceptados. Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society.
arXiv:2312.07756