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

Un equipo de científicos del Instituto SETI ha revelado nuevos conocimientos sobre un misterio cósmico conocido como Fast Radio Bursts (FRB). El descubrimiento y la observación detallada de la repetición FRB 20220912A, realizada en el Allen Telescope Array (ATA) mejorado del Instituto SETI, ha arrojado luz sobre la naturaleza de estas señales espaciales.

Los FRB son breves e intensos destellos de ondas de radio procedentes del espacio profundo. Aunque la mayoría ocurre sólo 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 un amplio rango de radiofrecuencia y revelaron patrones fascinantes. Los 35 FRB se encontraron en la parte inferior del espectro de frecuencia, cada uno con su propia firma energética única.

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

Perspectivas de las observaciones del Instituto SETI

«Este trabajo es apasionante porque proporciona la confirmación de las propiedades conocidas de los FRB y el descubrimiento de algunas nuevas», dijo la Dra. Sofia Sheikh del Instituto SETI, becaria postdoctoral NSF MPS-Ascend y autora principal. “Estamos restringiendo el origen de los FRB, por ejemplo, a objetos extremos como los magnetares, pero ningún modelo existente puede explicar todas las propiedades que se han observado hasta ahora. Fue maravilloso ser parte del primer estudio de FRB realizado con ATA; este trabajo demuestra que los nuevos telescopios con capacidades únicas, como ATA, pueden proporcionar un nuevo ángulo sobre misterios notables en la ciencia de FRB”.

Los hallazgos detallados, publicados recientemente en la revista Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society (MNRAS), muestran los comportamientos intrigantes de los FRB. Estas misteriosas señales exhiben cambios de frecuencia descendentes, una conexión entre su ancho de banda y la 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 explosiones 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) se trazaron a lo largo del tiempo, en MJD, desde el inicio hasta el final de la campaña (un período de aproximadamente 60 días). El panel a) indica que la frecuencia central de FRB disminuye a lo largo de la campaña (con los residuos del ajuste y una pauta LOWESS no paramétrica 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 llamaradas más brillantes de FRB 20220912A, lo que indica su contribución a la tasa general de la señal cósmica. De hecho, este objeto específico representó un pequeño porcentaje de todos los FRB fuertes en el cielo durante estas observaciones.

El estudio también investigó los patrones de sincronización de secuencias en ráfaga, buscando repeticiones dentro y entre FRB. No se encontró 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 está haciendo en frecuencias altas y bajas simultáneamente. Las actualizaciones continuas prometen aún más capacidades para ver FRB más débiles en más frecuencias simultáneamente, lo que garantiza que ATA permanezca a la vanguardia del avance de nuestra comprensión de los FRB.

El Allen Telescope Array (ATA) con base en el Observatorio de Radioastronomía de Hat Creek, California, EE. UU. ATA es operado por el instituto SETI, concebido como un instrumento dedicado a la búsqueda de tecnofirmas, y tiene el potencial de ser un poderoso recurso 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 en el Instituto SETI y coautor. «ATA tiene capacidades únicas que se están utilizando en muchos esfuerzos de investigación, incluidos los transitorios rápidos».

Este descubrimiento histórico marca un paso significativo 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 del FRB 20220912A repetido con el 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, Aceptado, Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society.
arXiv:2312.07756