Ráfagas de radio rápidas miden por primera vez la distribución de materia cósmica

Un equipo de astrónomos ha demostrado por primera vez que las ráfagas de radio rápidas (FRB), intensos destellos de luz de radio de milisegundos provenientes de todo el cosmos, pueden medir directamente cómo los procesos explosivos dentro de las galaxias suavizan la distribución de materia circundante, un hallazgo que podría precisar algunas de las mediciones más importantes en cosmología.

Separando la retroalimentación de la física fundamental

El estudio, publicado el martes en Nature Astronomy, utilizó una muestra de 109 ráfagas de radio rápidas (FRB) con distancias y medidas de dispersión conocidas para cuantificar cómo la retroalimentación astrofísica, la energía inyectada por agujeros negros supermasivos y estrellas en explosión, suprime la agrupación de materia ordinaria en escalas relevantes para los estudios cosmológicos. El trabajo fue dirigido por Kritti Sharma, estudiante de posgrado de Caltech, junto con Vikram Ravi, profesor de astronomía en Caltech, y Elisabeth Krause, profesora de la Universidad de Arizona.caltech+2

A medida que las señales de las FRB viajan miles de millones de años luz para llegar a la Tierra, atraviesan gas interviniente, lo que dispersa sus ondas de radio en proporción a la cantidad de materia a lo largo del camino. Esa dispersión convierte a las FRB en sondas naturales de cómo la materia bariónica, el material de estrellas, planetas y personas, se distribuye por el universo.caltech

El problema central que abordó el equipo es que la retroalimentación de las galaxias redistribuye el gas a través de grandes distancias, suavizando los cúmulos de materia "de una manera que parece sorprendentemente similar a lo que hacen los neutrinos masivos, o a lo que predicen las teorías de la energía oscura o la materia oscura", dijo Ravi. A menos que los científicos puedan medir de forma independiente esta contribución de retroalimentación, no pueden separarla de las señales cosmológicas que buscan.caltech

Restricciones competitivas a partir de una muestra pequeña

El estudio encontró que los datos de las FRB redujeron la incertidumbre en las mediciones de retroalimentación en ciertas escalas espaciales en un factor de aproximadamente ocho en comparación con las suposiciones previas, ofreciendo restricciones competitivas con las de los estudios de rayos X y microondas como el telescopio eROSITA y el antiguo Atacama Cosmology Telescope. Una comparación con simulaciones hidrodinámicas excluyó escenarios extremos de retroalimentación a gran escala con una confianza de aproximadamente dos sigmas.arxiv+1

"Esto es sorprendente considerando que solo teníamos alrededor de 100 FRB en nuestra muestra. Es solo el comienzo", dijo Krause.caltech

Un telescopio más grande en el horizonte

Se espera que el planeado Deep Synoptic Array (DSA), un radiotelescopio de 1,650 antenas que se construirá en un valle remoto de Nevada para 2029, detecte decenas de miles de FRB, aumentando enormemente el poder estadístico de esta técnica. Los datos del DSA, financiados por Schmidt Sciences, complementarán importantes experimentos de cosmología, incluida la misión europea Euclid, el Dark Energy Spectroscopic Instrument, el Observatorio Vera Rubin y el telescopio espacial Nancy Grace Roman de la NASA.deepsynoptic+1

"El DSA cambiará las reglas del juego para el campo", dijo Ravi.caltech