Descubiertas por primera vez en 2007, las ráfagas de radio rápidas son enigmáticas emisiones de radio de milisegundos de duración que nos llegan del Universo distante. Su origen sigue siendo incierto, sobre todo porque la mayoría se observan una sola vez y no se repiten. Astrónomos que utilizan el Telescopio Espacial James Webb han localizado, en dirección a la Constelación de Virgo. Es la galaxia anfitriona de la ráfaga de radio rápida o FRB más distante observada hasta la fecha, que puede ver ampliada pasando el ratón sobre la imagen. Este hallazgo tiene implicaciones sobre el tipo de evento energético que generan estas ráfagas.
¿Qué misterioso fenómeno es capaz de crear una explosión de ondas de radio de milisegundos de duración tan potente que podemos detectarla a miles de millones de años luz de distancia? Una FRB descubierta recientemente contiene una pista. La galaxia anfitriona de la ráfaga más distante encontrada hasta ahora resultó ser sorprendentemente pequeña y joven. Esto sugiere que hay poco tiempo entre la formación de estrellas en las galaxias y su capacidad para generar FRB. Esto indica que las FRB probablemente son causadas por estrellas de neutrones jóvenes conocidas como magnetares.
Hasta este momento, solo el Telescopio Espacial James Webb pudo detectar y caracterizar la galaxia anfitriona, determinando tanto su distancia como su tamaño. El equipo MeerTRAP utilizó el telescopio MeerKAT para detectar la ráfaga el 4 de marzo de 2024, lo que llevó a su designación como FRB 20240304B. Los datos de radio de esta ráfaga sugerían que se encontraba a una distancia extrema, posiblemente la más lejana observada hasta ahora. Sin embargo, para confirmar dicha distancia, los astrónomos necesitaban estudiar su galaxia anfitriona.
Aunque conocían la ubicación de la FRB con gran precisión, los telescopios terrestres más grandes del mundo no podían observar ninguna galaxia en esa zona del cielo. Por consiguiente, el equipo recurrió al telescopio Webb. La cámara de Infrarrojo cercano NIRCam, instalada en Webb, detectó una galaxia en la ubicación correcta, y el espectrógrafo de infrarrojo cercano NIRSpec proporcionó una medición precisa del corrimiento al rojo de la galaxia, que es 2,148, correspondiente a un momento de tan solo 3.000 millones de años después del Big Bang.
La gran mayoría de las ráfagas de radio rápidas detectadas hasta la fecha ocurrieron miles de millones de años después en la historia cósmica. El equipo descubrió que la galaxia anfitriona de FRB 20240304B no era similar a otras galaxias con FRB. La mayoría de las galaxias con FRB son galaxias masivas con formación estelar activa, pero la galaxia que encontraron era 1.000 veces menos masiva de lo que esperaban. La galaxia existió en el apogeo del Mediodía Cósmico, un período en la historia del Universo en el que la formación estelar estaba en su máximo.
La tasa de formación estelar de la galaxia sugiere que la mayoría de sus estrellas podrían haberse formado en tan solo 30 millones de años. Esto tiene importantes implicaciones para el origen de las ráfagas de radio rápidas. Una teoría sugiere que las FRB podrían originarse de la fusión de dos estrellas de neutrones. Sin embargo, se estima que el proceso de órbita de las estrellas de neutrones acercándose gradualmente hasta colisionar lleva miles de millones de años. Como resultado, se esperaría que las FRB estuvieran asociadas con galaxias más antiguas que contienen poblaciones estelares más evolucionadas.
Una segunda teoría propone que una ráfaga de radio rápida puede originarse a partir de una estrella de neutrones joven y altamente magnética, conocida como magnetar, mediante un mecanismo similar a los terremotos estelares. En ese caso, una vez que una estrella masiva explosiona como supernova y deja tras de sí un magnetar, podría ocurrir una FRB con relativa rapidez, sin un gran retardo. Por lo tanto, también se esperaría encontrar FRB en galaxias más jóvenes, como la que alberga a FRB 20240304B.
Además de ser un récord de distancia, la nueva FRB permitió al equipo obtener más información sobre los miles de millones de años luz de espacio aparentemente vacío entre la ráfaga y la Tierra. Los investigadores encontraron la huella de dos estructuras cósmicas en la señal de la ráfaga de radio rápida, un cúmulo de galaxias previamente desconocido con un corrimiento al rojo de 0,3 situado a unos 3.500 millones de años luz de la Tierra, y el cercano Cúmulo de Galaxias de Virgo, situado a unos 54 millones de años luz del Sistema Solar.
De cara al futuro, el equipo se muestra entusiasmado con el potencial de descubrir ráfagas de radio rápidas más distantes. Estiman que el telescopio MeerKAT podría detectar y localizar varias ráfagas de radio rápidas al año con un corrimiento al rojo superior a 1,0, lo que significa que existían antes de la mitad de la historia del Universo. A medida que entren en funcionamiento otros nuevos radiotelescopios e instrumentos, este ritmo de descubrimiento podría aumentar. El telescopio Webb será esencial para caracterizar esas galaxias anfitrionas distantes. En estas imágenes el norte está 22,5º a la derecha de la vertical.
