Astrónomos del MIT y de otros centros de investigación han detectado una extraña y persistente señal de radio procedente de una galaxia lejana que parece parpadear con sorprendente regularidad.

Según publican en la revista 'Nature', la señal se clasifica como una ráfaga de radio rápida (FRB por su siglas en inglés), una ráfaga intensamente fuerte de ondas de radio de origen astrofísico desconocido, que suele durar unos pocos milisegundos como máximo. Sin embargo, esta nueva señal persiste hasta tres segundos, unas 1.000 veces más que la media de las FRB. Dentro de esta ventana, el equipo detectó ráfagas de ondas de radio que se repiten cada 0,2 segundos en un claro patrón periódico, similar al de un corazón que late.

Los investigadores han etiquetado la señal como FRB 20191221A, y es actualmente la FRB de mayor duración, con el patrón periódico más claro, detectada hasta la fecha.

La fuente de la señal se encuentra en una galaxia lejana, a varios miles de millones de años luz de la Tierra. La fuente exacta sigue siendo un misterio, aunque los astrónomos sospechan que la señal podría provenir de un púlsar de radio o de un magnetar, ambos tipos de estrellas de neutrones, núcleos colapsados de estrellas gigantes extremadamente densos y que giran rápidamente.

"No hay muchas cosas en el universo que emitan señales estrictamente periódicas --asegura Daniele Michilli, postdoctorado del Instituto Kavli de Astrofísica e Investigación Espacial del MIT--. Los ejemplos que conocemos en nuestra propia galaxia son los púlsares de radio y los magnetares, que giran y producen una emisión similar a la de un faro. Y creemos que esta nueva señal podría ser un magnetar o púlsar con esteroides".

El equipo espera detectar más señales periódicas procedentes de esta fuente, que podrían utilizarse como reloj astrofísico. Por ejemplo, la frecuencia de los estallidos, y cómo cambian a medida que la fuente se aleja de la Tierra, podría utilizarse para medir el ritmo de expansión del universo.

El descubrimiento es obra de los miembros de la Colaboración CHIME/FRB, entre los que se encuentran los coautores del MIT Calvin Leung, Juan Mena-Parra, Kaitlyn Shin y Kiyoshi Masui en el MIT, junto con Michilli, que dirigió el descubrimiento primero como investigador en la Universidad McGill y luego como postdoc en el MIT.

Desde que se descubrió el primer FRB en 2007, se han detectado cientos de destellos de radio similares en todo el universo, el más reciente por el Experimento Canadiense de Mapeo de la Intensidad del Hidrógeno (CHIME), un radiotelescopio interferométrico compuesto por cuatro grandes reflectores parabólicos que se encuentra en el Observatorio Radio Astrofísico del Dominio en la Columbia Británica, Canadá.

El CHIME observa continuamente el cielo a medida que la Tierra gira, y está diseñado para captar las ondas de radio emitidas por el hidrógeno en las etapas más tempranas del universo. El telescopio también resulta ser sensible a las ráfagas de radio rápidas, y desde que comenzó a observar el cielo en 2018, el CHIME ha detectado cientos de FRB que emanan de diferentes partes del cielo.

La gran mayoría de las FRB observadas hasta la fecha son puntuales: estallidos ultrabrillantes de ondas de radio que duran unos pocos milisegundos antes de apagarse. Recientemente, los investigadores descubrieron la primera FRB periódica que parecía emitir un patrón regular de ondas de radio.

Esta señal consistía en una ventana de cuatro días de ráfagas aleatorias que luego se repetían cada 16 días. Este ciclo de 16 días indicaba un patrón periódico de actividad, aunque la señal de las ráfagas de radio reales era aleatoria en lugar de periódica.

El 21 de diciembre de 2019, el CHIME captó una señal de una potencial FRB, que inmediatamente llamó la atención de Michilli, que estaba escaneando los datos entrantes.

"Era inusual --recuerda--. No solo era muy larga, con una duración de unos tres segundos, sino que había picos periódicos que eran notablemente precisos, emitiendo cada fracción de segundo -pum, pum, pum- como un latido del corazón. Es la primera vez que la señal en sí es periódica", añade.

Al analizar el patrón de las ráfagas de radio de FRB 20191221A, Michilli y sus colegas encontraron similitudes con las emisiones de los púlsares de radio y los magnetares de nuestra propia galaxia. Los púlsares de radio son estrellas de neutrones que emiten haces de ondas de radio que parecen pulsar cuando la estrella gira, mientras que los magnetares producen una emisión similar debido a sus campos magnéticos extremos.

La principal diferencia entre la nueva señal y las emisiones de radio de nuestros propios púlsares y magnetares galácticos es que FRB 20191221A parece ser más de un millón de veces más brillante. Michilli apunta que los destellos luminosos pueden originarse en un púlsar o magnetar de radio distante que normalmente es menos brillante a medida que gira y que, por alguna razón desconocida, expulsó un tren de estallidos brillantes, en una rara ventana de tres segundos que el CHIME estuvo afortunadamente posicionado para captar.

"El CHIME ha detectado ahora muchas FRB con diferentes propiedades --subraya Michilli--. Hemos visto algunos que viven dentro de nubes que son muy turbulentas, mientras que otros parecen estar en ambientes limpios. Por las propiedades de esta nueva señal, podemos decir que alrededor de esta fuente hay una nube de plasma que debe ser extremadamente turbulenta".

Los astrónomos esperan captar ráfagas adicionales de la FRB 20191221A periódica, que pueden ayudar a refinar su comprensión de su fuente, y de las estrellas de neutrones en general.

"Esta detección plantea la cuestión de qué podría causar esta señal extrema que nunca hemos visto antes, y cómo podemos utilizar esta señal para estudiar el universo -señala Michilli--. Los futuros telescopios prometen descubrir miles de FRB al mes, y en ese momento podríamos encontrar muchas más de estas señales periódicas".