La actividad sísmica en la corteza de las estrellas de neutrones podría explicar la repetición de rápidas ráfagas de radio

La actividad sísmica en la corteza de las estrellas de neutrones podría explicar la repetición de rápidas ráfagas de radio

Las ráfagas de radio rápidas son fenómenos transitorios extragalácticos que brillan en longitudes de onda de radio durante períodos cortos que duran sólo de 1 a 10 milisegundos. Se sabe que algunas fuentes de ráfagas de radio rápidas producen muchas ráfagas repetidamente. Se cree que las repetidoras son estrellas de neutrones, pero no se comprenden bien las causas de las explosiones ni el mecanismo de radiación.

Totani y Tsuzuki descubrieron similitudes notables entre las propiedades estadísticas de las rápidas explosiones de radio y los terremotos, en particular las leyes de aparición de réplicas. Crédito de la imagen: Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA.

Las ráfagas de radio rápidas (FRB) son ráfagas de energía enigmáticas y rara vez detectadas que se originan mucho más allá de la Vía Láctea.

Estos eventos duran unos pocos milisegundos y exhiben el barrido de dispersión característico de los radiopúlsares.

Emiten tanta energía en un milisegundo como la que emite el Sol en 10.000 años, pero se desconoce el fenómeno físico que los provoca.

El primer FRB se descubrió en 2007, aunque se observó unos seis años antes, en datos de archivo de un estudio de los púlsares de la Nube de Magallanes.

Hasta la fecha, se han detectado más de cien FRB, pero hasta ahora sólo se ha observado que algunos de ellos se repiten.

«Se desconoce la causa de los FRB, pero se han propuesto algunas ideas, incluida la de que podrían incluso ser de origen extraterrestre», dijeron Tomonori Totani y Yuya Tsuzuki, astrónomos de la Universidad de Tokio.

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«Sin embargo, la teoría dominante actual es que al menos algunos FRB son emitidos por estrellas de neutrones».

“Estas estrellas se forman cuando colapsa una estrella supergigante, con una masa que va desde ocho veces la de nuestro Sol (en promedio) hasta un núcleo ultradenso de sólo 20 a 40 km de diámetro”.

«Los magnetares son estrellas de neutrones con campos magnéticos extremadamente fuertes y se ha observado que emiten FRB».

«Se ha considerado teóricamente que la superficie de un magnetar podría experimentar un terremoto, una liberación de energía similar a los terremotos en la Tierra», añadió el profesor Totani.

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«Los avances observacionales recientes han llevado a la detección de miles de FRB más, por lo que aprovechamos la oportunidad para comparar los grandes conjuntos de datos estadísticos disponibles sobre FRB con datos de terremotos y erupciones de sistemas solares, para explorar posibles similitudes».

«Hasta ahora, el análisis estadístico de los FRB se ha centrado en la distribución de los tiempos de espera entre dos ráfagas sucesivas».

«Sin embargo, calcular sólo la distribución de los tiempos de espera no tiene en cuenta las correlaciones que puedan existir entre otras ráfagas».

Por ello, los astrónomos decidieron calcular la correlación en el espacio bidimensional, analizando el tiempo y la energía de emisión de casi 7.000 ráfagas de tres fuentes repetidoras FRB diferentes.

Luego aplicaron el mismo método para examinar la correlación tiempo-energía de los terremotos (usando datos de Japón) y las erupciones solares (usando registros de la misión Hinode), y compararon los resultados de los tres fenómenos.

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Les sorprendió que, a diferencia de otros estudios, su análisis mostrara una sorprendente similitud entre los FRB y los datos sísmicos, pero una clara diferencia entre los FRB y las erupciones solares.

«Los resultados muestran similitudes notables entre los FRB y los terremotos de las siguientes maneras», dijo el profesor Totani.

“Primero, la probabilidad de que ocurra una réplica para un solo evento es del 10 al 50 por ciento. »

“En segundo lugar, la tasa de aparición de réplicas disminuye con el tiempo, debido a la fuerza del tiempo. »

«En tercer lugar, la tasa de réplicas siempre es constante incluso si la actividad sísmica del FRB (tasa promedio) cambia significativamente».

«Y cuarto, no existe correlación entre las energías del sismo principal y su réplica».

Esto sugiere fuertemente la existencia de una corteza sólida en la superficie de las estrellas de neutrones, y que los terremotos estelares que ocurren repentinamente en estas cortezas liberan enormes cantidades de energía que consideramos FRB.

«Al estudiar los terremotos en estrellas ultradensas distantes, que son entornos completamente diferentes a los de la Tierra, podríamos obtener nueva información sobre los terremotos», dijo el profesor Totani.

«El interior de una estrella de neutrones es el lugar más denso del Universo, comparable al de un núcleo atómico».

«Los terremotos en estrellas de neutrones han abierto la posibilidad de obtener nuevos conocimientos sobre la materia de muy alta densidad y las leyes fundamentales de la física nuclear».

Los equipos trabajar fue publicado en el Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society.

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Tomonori Totani y Yuya Tsuzuki. 2023. Las rápidas ráfagas de radio desencadenan réplicas que se asemejan a terremotos, pero no a erupciones solares. MNRAS 526 (2): 2795-2811; doi: 10.1093/mnras/stad2532

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