Las ráfagas rápidas de radio (FRB) han fascinado a los astrónomos desde que se detectó la primera en 2007. Este evento se denominó "Lorimer Burst" por su descubridor, Duncan Lorimer de la Universidad de West Virginia. En radioastronomía, este fenómeno se refiere a pulsos de radio transitorios que provienen de fuentes cosmológicas distantes, que generalmente duran unos pocos milisegundos en promedio.
Se han descubierto más de dos docenas de eventos desde 2007 y los científicos aún no están seguros de qué los causa, aunque las teorías van desde estrellas en explosión y agujeros negros hasta púlsares y magnetares. Sin embargo, según un nuevo estudio realizado por un equipo de astrónomos chinos, los FRB pueden estar relacionados con costras que se forman alrededor de "estrellas extrañas". Según un modelo que crearon, es el colapso de estas costras lo que conduce a explosiones de alta energía que se pueden ver a años luz de distancia.
El estudio, titulado "Explosiones de radio rápidas por el colapso de Strange Star Crusts", apareció recientemente en los Revista Astrofísica. El equipo fue dirigido por Yue Zhang de la Escuela de Astronomía y Ciencias del Espacio (SASC) en la Universidad de Nanjing e incluyó a Jin-Jun Geng y Yong-Feng Huang, un postdoc y profesor de la SASC y el Laboratorio Clave de Astronomía y Astrofísica Modernas ( también en la Universidad de Nanjing), respectivamente.
Como afirman en su estudio, todos los intentos anteriores para explicar los FRB no han podido resolver de dónde provienen estos fenómenos extraños. Lo que es más, hasta el momento no se han detectado contrapartes en otras bandas de ondas para FRB no repetidos y el estudio de FRB repetidos ha confundido la investigación de sus orígenes. Esto se debe al hecho de que los primeros a menudo se atribuyen a eventos catastróficos, que son incapaces de repetirse.
En el caso de los FRB, estos eventos catastróficos incluyen “bengalas gigantes magnetar, colapsos de estrellas de neutrones giratorias supramasivas magnetizadas, fusiones de estrellas de neutrones binarias, fusiones de enanas blancas binarias, colisiones entre estrellas de neutrones y asteroides / cometas, colisiones entre estrellas de neutrones y blancas enanos y evaporación de agujeros negros primordiales.
Alternativamente, en el caso de los FRB repetidos, varios modelos sugieren que esto podría ser causado por "púlsares altamente magnetizados que viajan a través de cinturones de asteroides, transferencia de masa binaria enana blanca de neutrones y temblores de púlsares". En aras de su estudio, el equipo propuso un nuevo modelo mediante el cual la acumulación y el colapso de la materia en ciertos tipos de estrellas de neutrones (también conocidas como "estrellas extrañas") podrían explicar el comportamiento de los FRB. Como explican:
"Se ha conjeturado que la extraña materia de quark (SQM), un tipo de material denso compuesto de aproximadamente igual número de quarks arriba, abajo y extraños, puede tener una energía más baja por barión que la materia nuclear ordinaria (como 56 Fe). que puede ser el verdadero estado fundamental de la materia hadrónica. Si esta hipótesis es correcta, entonces las estrellas de neutrones (NS) en realidad pueden ser 'estrellas extrañas' ”.
Según este modelo, las estrellas extrañas acumulan una capa de materia hadrónica (también conocida como "normal") en su superficie con el tiempo. A medida que estas estrellas SQM acumulan materia de su entorno, sus costras se vuelven cada vez más pesadas. Eventualmente, esto lleva al colapso de la corteza, dejando una estrella extraña caliente y desnuda que se convierte en una poderosa fuente de electrones y pares de positrones.
Estos pares se liberarían junto con grandes cantidades de energía magnética en una escala de tiempo muy corta. Además, el equipo planteó la hipótesis de que durante un colapso, una fracción de energía magnética se transferiría a la región de la capa polar de las estrellas SQM, donde se libera la energía del campo magnético. Esto provocaría que los electrones y los positrones se aceleren a velocidades ultra-relativistas, que luego se expandirían a lo largo de las líneas del campo magnético para formar una capa.
Más allá de cierta distancia de la estrella, se producirá una emisión coherente en las bandas de radio, dando lugar a un evento FRB. También teorizan que este mismo fenómeno podría dar lugar a la repetición de FRB. Una posibilidad es que la corteza de una estrella SQM se pueda reconstruir con el tiempo, permitiendo así eventos repetidos. Un segundo es que solo pequeñas secciones de la corteza colapsan en un momento dado, lo que resulta en eventos repetidos.
A medida que concluyen, se necesitarán más estudios antes de que esto se pueda decir de cualquier manera:
Debido a esta larga escala de tiempo de reconstrucción, es probable que no ocurran múltiples eventos FRB de la misma fuente en nuestro escenario. Por lo tanto, nuestro modelo es más adecuado para explicar los FRB que no se repiten ... Sin embargo, también debemos tener en cuenta que durante el proceso de colapso, si solo una pequeña porción (en la región de la capa polar) de la corteza cae sobre el núcleo SQM mientras que la otra porción de la corteza permanece estable, entonces la escala de tiempo reconstruida para la corteza puede reducirse notablemente y aún sería posible repetir los FRB.
Otra cosa que afirman que requerirá una mayor investigación es si el colapso de la corteza de una estrella extraña podría provocar una radiación electromagnética que no sean ondas de radio. En la actualidad, cualquier emisión en las bandas de rayos X y rayos Gamma sería demasiado débil para que los detectores actuales las observen. Por estas razones, se necesitan más investigaciones de fuentes FRB con instrumentos más sensibles.
Estos incluyen el telescopio canadiense Experimento de mapeo de intensidad de hidrógeno (CHIME), ubicado en Penticton, Columbia Británica, y la matriz de kilómetros cuadrados (SQA) actualmente en construcción en Sudáfrica y Australia. Se espera que estas instalaciones, que están optimizadas para radioastronomía, revelen mucho más sobre FRB y otros misteriosos fenómenos cósmicos.
