¿Son misteriosas ráfagas de radio rápidas procedentes del colapso de costras de estrellas extrañas?
Universe Today
Según un nuevo estudio, los FRB podrían ser estallidos energéticos causados por el colapso de las costras alrededor de "estrellas extrañas". Crédito de la imagen: NASA / Goddard Space Flight Center
Por Matt Williams, para Universe Today Mayo 17 de 2018
Las ráfagas de radio rápidas: Fast Radio Bursts (FBR) han fascinado a los astrónomos desde que se detectó el primero en 2007. Este evento fue llamado "Lorimer Burst" después de que el descubridor, Duncan Lorimer de la Universidad de West Virginia. En radioastronomía, este fenómeno se refiere a pulsos de radio transitorios procedentes 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 todavía no están seguros de qué los causa, aunque las teorías van desde estrellas explosivas y agujeros negros hasta púlsares y magnetocráticos. Sin embargo, de acuerdo con 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 provoca ráfagas de alta energía que se pueden ver a años luz de distancia.
El estudio, titulado "Fast Radio Bursts from the colapse of Strange Star Crusts", apareció recientemente en The Astrophysical Journal. El equipo fue dirigido por Yue Zhang de la Escuela de Astronomía y Ciencias Espaciales (SASC) en la Universidad de Nanjing e incluyó a Jin-Jun Geng y Yong-Feng Huang, un postdoc y profesor del SASC y del Laboratorio de Astronomía y Astrofísica Moderna ( también en la Universidad de Nanjing), respectivamente.
Como afirman en su estudio, todos los intentos previos de explicar los FRB no han podido resolver de dónde provienen estos extraños fenómenos. Además, hasta ahora no se han detectado contrapartidas en otras bandas de ondas para los FRB que no se repiten, y la investigación de sus orígenes ha sido confundida por el estudio de FRB repetidos. Esto se debe al hecho de que los primeros a menudo se atribuyen a eventos catastróficos, que son incapaces de repetir.
En el caso de los FRB, estos eventos catastróficos incluyen "bengalas gigantes de magnetar, colapso de estrellas de neutrones rotativas supramasivas magnetizadas, fusiones de estrellas de neutrones binarias, fusiones enanas blancas binarias, colisiones entre estrellas de neutrones y asteroides / cometas, colisiones entre estrellas de neutrones y enanas blancas y evaporación de agujeros negros primordiales ".
Alternativamente, en el caso de los FRB repetidos, varios modelos sugieren que podrían ser causados por "púlsares altamente magnetizados que viajan a través de cinturones de asteroides, transferencia de masa binaria enana de estrella de neutrones y temblores de estrellas de púlsares". Por el bien de su estudio , el equipo propuso un nuevo modelo por 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:
La impresión de este artista de la red cósmica, la estructura filamentosa que llena todo el Universo, muestra las fuentes de radio asociadas con FRB. Crédito de la imagen: M. Weiss / CfA
Según este modelo, las estrellas extrañas acumulan una capa de materia hadrónica ( también conocida como "normal" ) en su superficie a lo largo del tiempo. A medida que estas estrellas SQM acumulan materia de su entorno, sus costras se vuelven más pesadas y pesadas. Eventualmente, esto hace que la corteza colapse, dejando una estrella 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 un período de tiempo muy corto. El equipo hipotetizó además que durante un colapso, una fracción de la energía magnética se transferiría a la región del casquete polar de las estrellas SQM, donde se libera la energía del campo magnético. Esto provocaría que los electrones y positrones se aceleren a velocidades ultra-relativistas, que luego se expandirían a lo largo de líneas de campo magnético para formar un caparazón.
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 los FRB. Una posibilidad es que la corteza de una estrella SQM pueda reconstruirse con el tiempo, permitiendo eventos repetidos. Un segundo es que solo las secciones pequeñas de la corteza colapsan en un momento dado, lo que resulta en eventos repetidos.
Como concluyen, se necesitarán más estudios antes de que esto pueda decirse de cualquier manera:
El telescopio CHIME, un radiotelescopio masivo ubicado en Penticton, Columbia Británica. Crédito de la imagen: CHIME / DRAO
Otra cosa que afirman que requerirá más investigación es si el colapso de la corteza de una estrella extraña podría resultar en 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 la observen. Por estas razones, se necesitan más investigaciones de fuentes FRB con instrumentos más sensibles.
Estos incluyen el telescopio canadiense de experimentación de mapas de intensidad de hidrógeno (CHIME), ubicado en Penticton, Columbia Británica, y el Square Kilometre Array (SQA) actualmente en construcción en Sudáfrica y Australia. Se espera que estas instalaciones, que están optimizadas para la radioastronomía, revelen mucho más acerca de los FRB y otros misteriosos fenómenos cósmicos.
Lectura adicional:
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Según un nuevo estudio, los FRB podrían ser estallidos energéticos causados por el colapso de las costras alrededor de "estrellas extrañas". Crédito de la imagen: NASA / Goddard Space Flight Center
Por Matt Williams, para Universe Today Mayo 17 de 2018
Las ráfagas de radio rápidas: Fast Radio Bursts (FBR) han fascinado a los astrónomos desde que se detectó el primero en 2007. Este evento fue llamado "Lorimer Burst" después de que el descubridor, Duncan Lorimer de la Universidad de West Virginia. En radioastronomía, este fenómeno se refiere a pulsos de radio transitorios procedentes 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 todavía no están seguros de qué los causa, aunque las teorías van desde estrellas explosivas y agujeros negros hasta púlsares y magnetocráticos. Sin embargo, de acuerdo con 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 provoca ráfagas de alta energía que se pueden ver a años luz de distancia.
El estudio, titulado "Fast Radio Bursts from the colapse of Strange Star Crusts", apareció recientemente en The Astrophysical Journal. El equipo fue dirigido por Yue Zhang de la Escuela de Astronomía y Ciencias Espaciales (SASC) en la Universidad de Nanjing e incluyó a Jin-Jun Geng y Yong-Feng Huang, un postdoc y profesor del SASC y del Laboratorio de Astronomía y Astrofísica Moderna ( también en la Universidad de Nanjing), respectivamente.
Como afirman en su estudio, todos los intentos previos de explicar los FRB no han podido resolver de dónde provienen estos extraños fenómenos. Además, hasta ahora no se han detectado contrapartidas en otras bandas de ondas para los FRB que no se repiten, y la investigación de sus orígenes ha sido confundida por el estudio de FRB repetidos. Esto se debe al hecho de que los primeros a menudo se atribuyen a eventos catastróficos, que son incapaces de repetir.
En el caso de los FRB, estos eventos catastróficos incluyen "bengalas gigantes de magnetar, colapso de estrellas de neutrones rotativas supramasivas magnetizadas, fusiones de estrellas de neutrones binarias, fusiones enanas blancas binarias, colisiones entre estrellas de neutrones y asteroides / cometas, colisiones entre estrellas de neutrones y enanas blancas y evaporación de agujeros negros primordiales ".
Alternativamente, en el caso de los FRB repetidos, varios modelos sugieren que podrían ser causados por "púlsares altamente magnetizados que viajan a través de cinturones de asteroides, transferencia de masa binaria enana de estrella de neutrones y temblores de estrellas de púlsares". Por el bien de su estudio , el equipo propuso un nuevo modelo por 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 materia extraña del quark (SQM), un tipo de material denso compuesto de cantidades aproximadamente iguales de quarks ascendentes, descendentes y extraños, puede tener una energía inferior por barión que la materia nuclear ordinaria (como 56 Fe) por lo 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".
La impresión de este artista de la red cósmica, la estructura filamentosa que llena todo el Universo, muestra las fuentes de radio asociadas con FRB. Crédito de la imagen: M. Weiss / CfA
Según este modelo, las estrellas extrañas acumulan una capa de materia hadrónica ( también conocida como "normal" ) en su superficie a lo largo del tiempo. A medida que estas estrellas SQM acumulan materia de su entorno, sus costras se vuelven más pesadas y pesadas. Eventualmente, esto hace que la corteza colapse, dejando una estrella 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 un período de tiempo muy corto. El equipo hipotetizó además que durante un colapso, una fracción de la energía magnética se transferiría a la región del casquete polar de las estrellas SQM, donde se libera la energía del campo magnético. Esto provocaría que los electrones y positrones se aceleren a velocidades ultra-relativistas, que luego se expandirían a lo largo de líneas de campo magnético para formar un caparazón.
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 los FRB. Una posibilidad es que la corteza de una estrella SQM pueda reconstruirse con el tiempo, permitiendo eventos repetidos. Un segundo es que solo las secciones pequeñas de la corteza colapsan en un momento dado, lo que resulta en eventos repetidos.
Como concluyen, se necesitarán más estudios antes de que esto pueda decirse de cualquier manera:
Debido a esta larga escala de tiempo de reconstrucción, parece 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 no repetitivos ... Sin embargo, también debemos observar que durante el proceso de colapso, si solo una pequeña porción (en la región del casquete polar) de la corteza cae sobre el núcleo SQM mientras que la otra parte de la corteza se mantiene estable, entonces la escala de tiempo reconstruida para la corteza puede reducirse marcadamente y la repetición de FRB aún sería posible.
El telescopio CHIME, un radiotelescopio masivo ubicado en Penticton, Columbia Británica. Crédito de la imagen: CHIME / DRAO
Otra cosa que afirman que requerirá más investigación es si el colapso de la corteza de una estrella extraña podría resultar en 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 la observen. Por estas razones, se necesitan más investigaciones de fuentes FRB con instrumentos más sensibles.
Estos incluyen el telescopio canadiense de experimentación de mapas de intensidad de hidrógeno (CHIME), ubicado en Penticton, Columbia Británica, y el Square Kilometre Array (SQA) actualmente en construcción en Sudáfrica y Australia. Se espera que estas instalaciones, que están optimizadas para la radioastronomía, revelen mucho más acerca de los FRB y otros misteriosos fenómenos cósmicos.
Lectura adicional:
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