Fuente de radio astronómica

Una fuente de radio astronómica es un objeto en el espacio exterior que emite ondas de radio potentes . Las emisiones de radio provienen de una amplia variedad de fuentes. Estos objetos se encuentran entre los procesos físicos más extremos y energéticos del universo .

En 1932, el físico e ingeniero de radio estadounidense Karl Jansky detectó ondas de radio provenientes de una fuente desconocida en el centro de la Vía Láctea . Jansky estaba estudiando los orígenes de la interferencia de radiofrecuencia para los Laboratorios Bell . Encontró "... un silbido constante de origen desconocido", que finalmente concluyó que tenía un origen extraterrestre. Esta fue la primera vez que se detectaron ondas de radio del espacio exterior. ^[1] El primer estudio del cielo por radio fue realizado por Grote Reber y se completó en 1941. En la década de 1970, se descubrió que algunas estrellas de la Vía Láctea eran emisoras de radio, una de las más fuertes fue la única binaria MWC 349. [ ^2]

El Sol , la estrella más cercana, es la fuente de radiación más brillante en la mayoría de las frecuencias, hasta el espectro de radio a 300 MHz (longitud de onda de 1 m). Cuando el Sol está en silencio, el ruido de fondo galáctico predomina en longitudes de onda más largas. Durante las tormentas geomagnéticas , el Sol dominará incluso en estas frecuencias bajas. ^[3]

La oscilación de los electrones atrapados en la magnetosfera de Júpiter produce fuertes señales de radio, particularmente brillantes en la banda decímetro.

La magnetosfera de Júpiter es responsable de intensos episodios de emisión de radio desde las regiones polares del planeta. La actividad volcánica en la luna de Júpiter, Ío, inyecta gas en la magnetosfera de Júpiter, produciendo un toro de partículas alrededor del planeta. A medida que Ío se mueve a través de este toro, la interacción genera ondas de Alfvén que transportan materia ionizada a las regiones polares de Júpiter. Como resultado, las ondas de radio se generan a través de un mecanismo máser de ciclotrón , y la energía se transmite a lo largo de una superficie en forma de cono. Cuando la Tierra intersecta este cono, las emisiones de radio de Júpiter pueden superar la salida de radio solar. ^[4]

En 2021, los medios de comunicación informaron que los científicos, con la nave espacial Juno que orbita Júpiter desde 2016, detectaron una señal de radio FM de la luna Ganímedes en un lugar donde las líneas del campo magnético del planeta se conectan con las de su luna. Según los informes, estas fueron causadas por la inestabilidad del máser del ciclotrón y eran similares tanto a las señales de WiFi como a las emisiones de radio de Júpiter. ^{[5] [6]} En septiembre de 2020 se publicó un estudio sobre las emisiones de radio ^[7], pero no las describió como de naturaleza FM o similares a las señales de WiFi. ^{[ aclaración necesaria ]}

El centro de la Vía Láctea fue la primera fuente de radio que se detectó. Contiene varias fuentes de radio, entre ellas Sagitario A , la región compacta que rodea al agujero negro supermasivo , Sagitario A* , así como el propio agujero negro. Cuando se enciende, el disco de acreción que rodea al agujero negro supermasivo se ilumina y es detectable en ondas de radio.

En la década de 2000, se detectaron tres transitorios de radio del centro galáctico (GCRT): GCRT J1746–2757, GCRT J1745–3009 y GCRT J1742–3001. ^[8] Además, ASKAP J173608.2-321635, que se detectó seis veces en 2020, puede ser un cuarto GCRT. ^{[9] [8]}

Región alrededor del Centro Galáctico

En 2021, los astrónomos informaron sobre la detección de ondas de radio intermitentes peculiares y altamente polarizadas circularmente provenientes de las cercanías del Centro Galáctico, cuya fuente no identificada podría representar una nueva clase de objetos astronómicos con un GCRT que hasta el momento no "explica completamente las observaciones". ^{[10] [11] [8]}

Los remanentes de supernovas suelen mostrar emisiones de radio difusas. Algunos ejemplos son Cassiopeia A , la fuente de radio extrasolar más brillante del cielo, y la Nebulosa del Cangrejo .

Las supernovas a veces dejan tras de sí densas estrellas de neutrones giratorias llamadas púlsares . Emiten chorros de partículas cargadas que emiten radiación de sincrotrón en el espectro de radio. Entre los ejemplos se encuentra el púlsar del Cangrejo , el primer púlsar descubierto. Los púlsares y los cuásares (núcleos centrales densos de galaxias extremadamente distantes) fueron descubiertos por radioastrónomos. En 2003, los astrónomos que utilizaron el radiotelescopio Parkes descubrieron dos púlsares que orbitaban uno alrededor del otro, el primer sistema de este tipo conocido.

Las estrellas de neutrones transitorias rotatorias (RRAT, por sus siglas en inglés) son un tipo de estrellas de neutrones descubiertas en 2006 por un equipo dirigido por Maura McLaughlin del Observatorio Jodrell Bank de la Universidad de Manchester en el Reino Unido. Se cree que las RRAT producen emisiones de radio que son muy difíciles de localizar debido a su naturaleza transitoria. ^[12] Los primeros esfuerzos han logrado detectar emisiones de radio (a veces llamadas destellos RRAT ) ^[13] durante menos de un segundo al día y, al igual que con otras señales de ráfaga única, se debe tener mucho cuidado para distinguirlas de las interferencias de radio terrestres. La computación distribuida y el algoritmo Astropulse pueden, por lo tanto, prestarse a una mayor detección de RRAT.

Las ondas de radio cortas son emitidas por moléculas complejas en densas nubes de gas donde las estrellas están dando origen.

Las galaxias espirales contienen nubes de hidrógeno neutro y monóxido de carbono que emiten ondas de radio. Las frecuencias de radio de estas dos moléculas se utilizaron para cartografiar una gran parte de la Vía Láctea. ^[14]

Muchas galaxias son emisoras de ondas de radio potentes, llamadas radiogalaxias . Algunas de las más notables son Centaurus A y Messier 87 .

Los cuásares (abreviatura de "fuente de radio cuasi estelar") fueron una de las primeras fuentes de radio puntuales que se descubrieron. El desplazamiento al rojo extremo de los cuásares nos llevó a concluir que son núcleos galácticos activos distantes, que se cree que están alimentados por agujeros negros . Los núcleos galácticos activos tienen chorros de partículas cargadas que emiten radiación de sincrotrón . Un ejemplo es 3C 273 , el cuásar ópticamente más brillante del cielo.

Los cúmulos de galaxias en fusión a menudo muestran emisión de radio difusa. ^[15]

El fondo cósmico de microondas es la radiación de fondo del cuerpo negro que quedó del Big Bang (la rápida expansión, hace aproximadamente 13.800 millones de años, ^[16] que fue el comienzo del universo ).

DR Lorimer y otros analizaron datos de estudio de archivo y encontraron una explosión dispersa de 30 jansky , de menos de 5 milisegundos de duración, ubicada a 3° de la Pequeña Nube de Magallanes . Informaron que las propiedades de la explosión argumentan en contra de una asociación física con nuestra Galaxia o la Pequeña Nube de Magallanes. En un artículo reciente, argumentan que los modelos actuales para el contenido de electrones libres en el universo implican que la explosión está a menos de 1 giga parsec de distancia. El hecho de que no se observaran más explosiones en 90 horas de observaciones adicionales implica que fue un evento singular como una supernova o coalescencia (fusión) de objetos relativistas. ^[17] Se sugiere que cientos de eventos similares podrían ocurrir todos los días y, si se detectan, podrían servir como sondas cosmológicas. Los estudios de púlsares de radio como Astropulse-SETI@home ofrecen una de las pocas oportunidades de monitorear el cielo de radio en busca de eventos impulsivos similares a explosiones con duraciones de milisegundos. ^[18] Debido a la naturaleza aislada del fenómeno observado, la naturaleza de la fuente sigue siendo especulativa. Las posibilidades incluyen una colisión entre un agujero negro y una estrella de neutrones , una colisión entre una estrella de neutrones y otra, una colisión entre un agujero negro y otro, o algún fenómeno aún no considerado.

En 2010 hubo un nuevo informe de 16 pulsos similares del Telescopio Parkes que eran claramente de origen terrestre, ^[19] pero en 2013 se identificaron cuatro fuentes de pulsos que respaldaron la probabilidad de una población pulsante extragaláctica genuina. ^[20]

Estos pulsos se conocen como ráfagas rápidas de radio (FRB). La primera ráfaga observada se conoce como ráfaga de Lorimer . Una de las explicaciones propuestas para ellas son los Blitzars .

Según el modelo del Big Bang, durante los primeros momentos posteriores al Big Bang, la presión y la temperatura eran extremadamente altas. En esas condiciones, las simples fluctuaciones en la densidad de la materia podrían haber dado lugar a regiones locales lo suficientemente densas como para crear agujeros negros. Aunque la mayoría de las regiones de alta densidad se dispersarían rápidamente debido a la expansión del universo, un agujero negro primordial sería estable y persistiría hasta el presente.

Uno de los objetivos de Astropulse es detectar los supuestos miniagujeros negros que podrían estar evaporándose debido a la " radiación de Hawking ". Se postula ^[21] que estos miniagujeros negros se crearon durante el Big Bang, a diferencia de los agujeros negros conocidos actualmente. Martin Rees ha teorizado que un agujero negro, al explotar a través de la radiación de Hawking, podría producir una señal que es detectable en la radio. El proyecto Astropulse espera que esta evaporación produzca ondas de radio que Astropulse pueda detectar. La evaporación no crearía ondas de radio directamente. En cambio, crearía una bola de fuego en expansión de rayos gamma y partículas de alta energía. Esta bola de fuego interactuaría con el campo magnético circundante, empujándolo hacia afuera y generando ondas de radio. ^[22]

Las búsquedas anteriores de varios proyectos de "búsqueda de inteligencia extraterrestre" (SETI), comenzando con el Proyecto Ozma , han buscado comunicaciones extraterrestres en forma de señales de banda estrecha, análogas a nuestras propias estaciones de radio. El proyecto Astropulse sostiene que, dado que no sabemos nada sobre cómo podrían comunicarse los extraterrestres, esto podría ser un poco cerrado de miras. Por lo tanto, el sondeo Astropulse puede ser visto ^{[ ¿por quién? ]} como complementario al sondeo de banda estrecha SETI@home como un subproducto de la búsqueda de fenómenos físicos. ^{[ cita requerida ]}

Al explicar su descubrimiento en 2005 de una potente fuente de ondas de radio en forma de ráfagas, el astrónomo del NRL Dr. Joseph Lazio afirmó: ^[23] "Sorprendentemente, aunque se sabe que el cielo está lleno de objetos transitorios que emiten en longitudes de onda de rayos X y gamma, se ha hecho muy poco para buscar ráfagas de radio, que a menudo son más fáciles de producir para los objetos astronómicos". El uso de algoritmos de desdispersión coherente y la potencia de cálculo proporcionada por la red SETI pueden llevar al descubrimiento de fenómenos previamente no descubiertos.

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