Cómo se explican las extrañas explosiones de energía procedentes del espacio profundo

29/06/2016/BBC Mundo

Lo extraño y lo desconocido nunca escasea en el Universo. Desde agujeros negros a planetas exóticos, los científicos tienen mucho que investigar. Últimamente, un rompecabezas especialmente desconcertante los ocupa: misteriosos destellos en el cielo llamados ráfagas rápidas de ondas de radio. Estos estallidos brillantes de las ondas de radio duran sólo unos pocos milisegundos.

En ese instante, se libera aproximadamente un millón de veces más energía que el Sol. Desde su descubrimiento en 2007, los astrónomos han detectado menos de 20; todos ellos procedentes de fuera de nuestra galaxia, esparcidos al azar a través del cielo. Los astrónomos estima que al menos 10.000 ráfagas podrían parpadear todos los días en el Universo. Y nadie sabe lo que son.

Como láseres

«En este momento, hay más teorías sobre la naturaleza de las ráfagas que ráfagas», dice Duncan Lorimer, un astrónomo de la Universidad de Virginia Occidental en EE.UU. y líder del equipo que descubrió la primera.

Estas señales de radio son como los láseres que disparan a través del Universo, chocando con los campos magnéticos, el plasma y la otra materia cósmica a lo largo del camino. Por tanto, las ráfagas capturan información sobre el espacio intergaláctico, lo que funciona como una herramienta única en su tipo para sondear el Universo. «Está garantizado que revolucionarán nuestra comprensión del Universo al hacer mediciones muy precisas», dice Ue-Li Pen, astrofísico de la Universidad de Toronto. Antes de eso los científicos necesitan una mejor comprensión de qué son las ráfagas rápidas de ondas de radio. Afortunadamente en los últimos meses, los astrónomos han logrado avances tentadores.

Brillo efímero, pero fuerte

Lo primero que sorprendió a Lorimer sobre la señal fue su brillo. «Era tan brillante que saturaba la electrónica en el telescopio», dice.

«Es muy raro que una fuente de radio haga eso». Brilló cerca de cinco milisegundos y luego desapareció. Durante unos cinco años, esta señal, llamada Ráfaga Lorimer, siguió siendo una anomalía. Algunos pensaban que había sido causada por la interferencia del instrumento.

Pero a partir de 2012, los astrónomos detectaron varias más utilizando otros telescopios, lo que confirma que las señales realmente vinieron del espacio. Y no de cualquier lugar. Provienen de fuera de nuestra galaxia, tal vez de miles de millones de años luz de distancia. Las señales de ondas de radio procedentes de otras galaxias no son nuevas. Sólo que ninguna ha sido tan fuerte.

«Cuerdas cósmicas»

Una de las ideas más provocativas de lo que podrían ser implica «cuerdas cósmicas»: los defectos en el tejido del espacio y el tiempo que se extienden a través del Universo.

Algunas de estas cuerdas podrían ser superconductoras y transportar corriente eléctrica. De acuerdo con la hipótesis, sugerida en 2014, las cuerdas pueden de vez en cuando ceder a la presión, que estalla en una explosión de la radiación electromagnética. O el origen podrían ser las explosiones de los agujeros negros.

La gravedad de un agujero negro es tan fuerte que incluso impide que la luz escape, pero en la década de 1970 Stephen Hawking se dio cuenta de que un agujero negro podría emitir energía si se evapora en la nada. Si diminutos agujeros negros se formaron en los inicios del Universo, se estarían evaporando ahora – posiblemente explotando en una ráfaga de ondas de radio.

La clave anfitriona

En febrero de 2016, los astrónomos lograron lo que parecía ser un gran avance.

Un equipo dirigido por Evan Keane, de la Organización Conjunto del Kilómetro Cuadrado, en Jodrell Ban, Reino Unido, analizó una ráfaga especial, que se detectó en abril de 2015.

Esta explosión, de acuerdo con su análisis, se originó en una galaxia de estrellas viejas, a seis mil millones de años luz de distancia. Por primera vez, los investigadores habían identificado una galaxia anfitriona de una explosión, un descubrimiento crucial. «La galaxia anfitriona es la clave», dice el astrónomo Matthew Bailes, quien fue miembro del equipo de Keane.

«Es el factor decisivo. Una vez que se obtiene una galaxia madre, ya sabes a qué distancia están». Esto permite medir con precisión la energía de la explosión, y se pueden empezar a descartar las teorías de lo que podría ser. En este caso, las observaciones fueron consistentes con al menos un escenario: una colisión masiva entre dos estrellas de neutrones en órbita una alrededor de la otra.

Parecía cercana la respuesta a estas misteriosas explosiones. Pero en cuestión de semanas, Edo Berger y Peter Williams, de la Universidad de Harvard, habían puesto en duda esa hipótesis.

Las conclusiones de Keane se habían basado en el descubrimiento de lo que parecía ser una señal de radio de desvanecimiento que siguió a la explosión. Debido a que la fuente de esta señal provenía de la galaxia a 6.000 millones de años luz de distancia los investigadores pensaban que la explosión hizo lo mismo. Berger y Williams, sin embargo, argumentaron que el resplandor no tenía nada que ver con la explosión. Cuando miraron de nuevo a la supuesta persistencia luminosa, utilizando el telescopio Very Large Array en EE.UU., descubrieron que el resplandor no era un resplandor en absoluto. Era un fenómeno independiente causado por el oscurecimiento y brillo de la galaxia, gracias a un agujero negro supermasivo engullendo gas y polvo en el centro. Y si la ráfaga no se originó en la galaxia, tal vez no fue causada por la colisión de estrellas de neutrones.

Varios estallidos

Pronto, sin embargo, otro descubrimiento haría esta explicación aún menos probable. En marzo de 2016, un equipo de astrónomos reportó un resultado asombroso.

El equipo usó el Observatorio de Arecibo en Puerto Rico para estudiar una explosión que primero había sido detectada en 2014, y encontró que el estallido iluminó una y otra vez, un total de 11 veces a lo largo de 16 días. «Eso elimina la gran mayoría de los modelos que se han propuesto», dice Ue-Li Pen, astrofísico de la Universidad de Toronto.

Hasta este hallazgo, todas las ráfagas rápidas de ondas de radio se habían aislado en ocurrencias de una sola vez. Eso significaba que podrían ser generadas durante eventos autodestructivos y catastróficos que sólo ocurrían una vez, como la explosión de un agujero negro o la colisión entre dos estrellas de neutrones. Pero eso no puede explicar por qué las explosiones se pueden producir una y otra vez en rápida sucesión. Sea lo que sea que produce los estallidos tiene que sobrevivir al proceso y potencialmente generar uno nuevo.

Eso reduce considerablemente las opciones. Una posibilidad que ha explorado Maxim Lyutikov, de la universidad Purdue, es que las explosiones provienen de los púlsares, estrellas de neutrones jóvenes que pueden girar tan rápido como una vez cada milisegundo. Con el tiempo, los púlsares pierden energía de rotación y reducen la velocidad. Parte de esa energía podría entrar en la producción de ráfagas rápidas de ondas de radio. No está claro cómo, pero se sabe que han liberado ráfagas cortas de la radiación.

Otra fuente sería su fuerte campo magnético, miles de millones de veces más potente que el de la Tierra. Lo que nos pueden enseñar Cualquiera que sea la explicación, pueden ser gran ayuda para la ciencia.

Durante su viaje cósmico, las ondas de radio se encuentran con el plasma intergaláctico, que retarda la señal en función de su frecuencia. Este retraso también puede revelar cuántos electrones se encuentran entre nuestra galaxia y la ráfaga. De acuerdo con Pen, lo que hace que las ráfagas sean más prometedoras es que actúan como un láser cósmico.

Atraviesan el espacio en una dirección a altas intensidades, proporcionando una precisión similar al láser para realizar mediciones a pequeñas escalas. El interés en este fenómeno se ha multiplicado en los últimos años y los astrónomos esperan obtener mejores datos con telescopios como Chime, que será capaz de estudiar grandes zonas del cielo y descubrir cientos de ráfagas en los próximos años. Con más datos quizás las ráfagas pronto dejarán de ser un misterio.

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