Los científicos han descubierto que se pueden crear misteriosas explosiones de energía llamadas ráfagas rápidas de radio (FRB) cuando los asteroides chocan contra estrellas muertas extremas ultradensas llamadas estrellas de neutrones. ¡Tal colisión libera suficiente energía para satisfacer las necesidades energéticas de la humanidad durante 100 millones de años!
FRB son pulsos transitorios de ondas de radio que puede durar desde una fracción de milisegundo hasta unos pocos segundos. En este período, un FRB puede liberar la misma cantidad de energía que necesitaría el sol varios días para irradiar.
La primera FRB se observó en 2007 y, desde entonces, estas explosiones de energía han mantenido su aura de misterio porque se detectaron con poca frecuencia hasta 2017. Ese fue el año en que se llevó a cabo el Experimento canadiense de mapeo de la intensidad del hidrógeno (REPICAR) se conectó y comenzó a hacer frecuentes descubrimientos de FRB.
«Hasta ahora, los FRB desafían toda explicación, con más de 50 hipótesis potenciales sobre su origen: ¡los contamos!» dijo el líder del equipo y científico de la Universidad de Toronto, Dang Pham, a Space.com.
La posible conexión entre FRB y asteroides, así como cometas estrellarse contra estrellas de neutrones, ya se ha sugerido antes. Esta nueva investigación realizada por Pham y sus colegas solidifica aún más ese vínculo.
«Se sabe desde hace muchos años que los asteroides y cometas que impactan estrellas de neutrones «Puede causar señales similares a las FRB, pero hasta ahora no estaba claro si esto sucedió con suficiente frecuencia en todo el universo para explicar la velocidad a la que observamos que ocurren las FRB», dijo Pham. «Hemos demostrado que los objetos interestelares (ISO), un sistema poco estudiado clase de asteroides y cometas que se cree que están presentes entre estrellas en galaxias en todo el universo, podrían ser lo suficientemente numerosos como para que sus impactos con estrellas de neutrones pudieran explicar los FRB».
Pham añadió que la investigación del equipo también mostró que otras propiedades esperadas de estos impactos coinciden con las observaciones de los FRB, como sus duraciones, energías y la velocidad a la que ocurren a lo largo del tiempo. vida del universo.
La pregunta es: aunque los impactos de asteroides pueden ser devastadores (simplemente pregúntenle al dinosaurios), ¿cómo podrían liberar la misma cantidad de energía que una estrella tarda días en irradiar?
Las estrellas extremas significan explosiones extremas
Las estrellas de neutrones se crean cuando las estrellas masivas mueren y sus núcleos colapsan, creando cuerpos densos con la masa del Sol, sólo que apiñados en un ancho no mayor que el de una ciudad promedio en la Tierra.
El resultado es un remanente estelar con propiedades extremas, como la materia más densa del universo conocido (una cucharadita pesaría 10 millones de toneladas si se trajera a la Tierra) y campos magnéticos que son los más fuertes del universo, billones de veces más poderosos que los de la Tierra. magnetosfera.
«Las estrellas de neutrones son lugares extremos, con más de la masa del Sol comprimida en una esfera de aproximadamente 12 millas (20 km) de diámetro, lo que les da algunos de los campos gravitacionales y magnéticos más fuertes del universo», dijo el miembro del equipo y astrofísico de la Universidad de Oxford, Matthew Hopkins. dijo a Space.com. «Esto significa que se libera una enorme cantidad de energía potencial cuando un asteroide o un cometa cae sobre uno, en forma de un destello de ondas de radio lo suficientemente brillantes como para ser vistas en todo el universo».
Entonces, ¿de cuánta energía estamos hablando aquí? Para considerar esto, cambiemos un asteroide por algo un poco más dulce.
De acuerdo a Centro de vuelo Goddard de la NASAsi se dejara caer un malvavisco de tamaño normal sobre la superficie de una estrella de neutrones, la influencia gravitacional de la estrella muerta sería tan grande que la golosina se aceleraría a velocidades de millones de kilómetros por hora. Esto significa que cuando el malvavisco golpea la estrella de neutrones, la colisión libera la energía equivalente a la explosión simultánea de mil bombas de hidrógeno.
La cantidad exacta de energía que libera la colisión de un asteroide y una estrella de neutrones depende de varios factores.
«La energía liberada depende del tamaño del asteroide y de la fuerza del campo magnético de la estrella de neutrones, los cuales pueden variar mucho, en varios órdenes de magnitud», añadió Hopkins. «Por un asteroide de 1 km (0,62 millas) de ancho y una estrella de neutrones con una intensidad de campo magnético superficial superior a un billón de veces la intensidad del campo magnético de la Tierra, calculamos que la energía liberada es de aproximadamente 10 ^ 29 julios (es decir, 10 seguido de 28 ceros).
«¡Ésta es una cifra enorme, alrededor de cien millones de veces toda la energía utilizada por toda la humanidad durante un año!»
Claramente, los asteroides que chocan contra estrellas de neutrones pueden liberar suficiente energía para explicar las FRB, pero ¿son estas colisiones lo suficientemente frecuentes como para explicar las observaciones de FRB?
¿Podría un asteroide ‘atacar en combinación’ a las estrellas de neutrones para crear FRB repetidos?
Los astrónomos han detectado FRB en todo el cielo y algunos científicos estiman que 10.000 FRB podría ocurrir en puntos aleatorios del cielo sobre la Tierra cada día. Si este equipo tiene razón, se trata de muchas colisiones entre estrellas de neutrones y asteroides.
Las rocas interestelares son ciertamente bastante abundantes en el vía Láctea para contabilizar esta tasa; hay alrededor de 10^27 (10 seguido de 26 ceros) sólo en nuestra galaxia. Pero, ¿con qué frecuencia se encuentran estos con una estrella de neutrones?
«La colisión entre una estrella de neutrones y un objeto interestelar es rara. Estimamos que se produce aproximadamente una colisión cada 10 millones de años en la Vía Láctea», dijo Pham. «Sin embargo, ¡hay muchas estrellas de neutrones en la galaxia, y hay muchas galaxias! En conjunto, encontramos que la tasa de colisión entre estrellas de neutrones y objetos interestelares en el universo es comparable con las tasas de FRB observadas actualmente».
Además, el investigador señaló que el número de estrellas de neutrones y objetos interestelares aumenta a lo largo de la vida del universo. Eso significa que la tasa de colisiones de estrellas de neutrones y objetos interestelares también debería aumentar a lo largo del tiempo cósmico.
«Si este modelo es cierto, entonces deberíamos observar que las tasas de FRB aumentan a medida que el universo envejece», dijo Pham. «¡Esta sigue siendo una pregunta de investigación abierta que podría beneficiarse de más observaciones!»
Incluso si esta teoría es correcta, no responde todo sobre los FRB. Esto se debe principalmente a que existen dos tipos de estas explosiones energéticas de ondas de radio.
Hasta ahora, hemos estado hablando de FRB de ocurrencia única. Sin embargo, también hay FRB repetidos que se disparan más de una vez. ¿Podrían las incursiones de asteroides explicar también la repetición de FRB?
«Encontramos que este modelo no puede explicar las FRB repetidas porque una estrella de neutrones que choca con una roca interestelar es un evento raro y aleatorio», explicó Hopkins. «Es raro que una estrella de neutrones individual colisione con un objeto interestelar. En comparación, las FRB repetidas generalmente ocurren a un ritmo mucho más rápido, ¡y se ha observado que algunas llegan a ser tan rápidas como dos ráfagas por hora!»
Investigaciones anteriores han sugerido que si una FRB de aparición única es causada por colisiones entre una estrella de neutrones y un asteroide, entonces las FRB repetidas podrían representar estas estrellas muertas colisionando con una cinturón de asteroidescomo el de nuestro sistema solar entre Marte y Júpiter.
«Todavía hay algunos debates en torno a esta idea, específicamente sobre cuán densos deben ser estos campos de escombros. Este escenario va más allá de lo que consideramos en nuestro modelo, que es la colisión de estrellas de neutrones con objetos interestelares», dijo Pham. «Se necesitan más observaciones para comprender los mecanismos de emisión de los FRB y sus fuentes».
Pham y Hopkins señalaron que las tasas de colisión entre estrellas de neutrones y objetos interestelares dependerán de los tipos de galaxias, como galaxias elípticas o espiralesen el que ocurren. Eso significa que los astrónomos necesitarán observar más FRB y rastrearlas hasta las galaxias anfitrionas para determinar qué tipo de galaxias están más asociadas con estas explosiones de energía.
«Comprender la evolución de las tasas de FRB a lo largo del tiempo cósmico también puede ayudarnos a comprender mejor este modelo», añadió Pham. «Más observaciones de FRB también podrían imponer más limitaciones sobre la energía de estos eventos, lo que nos informará sobre cómo se emiten los FRB». El equipo de investigación dijo a Space.com que esto se hará con proyectos de observación de FRB, como REPICARel Observatorio Canadiense de Hidrógeno y Detector de Transientes de Radio (CHORD) y el Australian Square Kilometer Array Pathfinder (ASKAP).
«Los trabajos adicionales para limitar el grado de población de las galaxias con objetos interestelares también nos darán mejor información sobre la frecuencia con la que las estrellas de neutrones pueden chocar con estos objetos en el universo», concluyó Pham.
Los resultados del equipo han sido aceptados para su publicación en el Astrophysical Journal. Una versión preimpresa del artículo del equipo está disponible en el sitio del repositorio. arXiv.
Publicado originalmente en espacio.com.
