El concepto de este artista muestra ráfagas de radio rápidas y distantes que penetran halos gaseosos alrededor de las galaxias en el universo local. Las ráfagas de radio fueron fotografiadas viajando desde el universo distante, a través de halos galácticos, y finalmente alcanzando telescopios en la Tierra. Las protuberancias que se ven en dos de las líneas representan la ráfaga de radio a medida que viaja hacia la Tierra. Crédito: Cortesía de Charles Carter

Los poderosos pulsos de radio cósmicos que se originan en las profundidades del universo pueden usarse para estudiar charcos de gas ocultos en galaxias cercanas, según un nuevo estudio publicado el mes pasado en la revista. astronomía natural.

como se llama explosiones de radio rápidas, o FRB, son pulsos de ondas de radio que generalmente se originan a millones o miles de millones de años luz de distancia. (Las ondas de radio son radiación electromagnética como la luz que vemos con nuestros ojos, pero tienen longitudes de onda más largas y frecuencias más bajas). El primer FRB se descubrió en 2007 y, desde entonces, se han descubierto cientos más. En 2020, el instrumento STARE2 (Survey of Transient Astronomy Radio Emissions 2) del Instituto de Tecnología de California y el CHIME de Canadá (Experimento canadiense de mapeo de la intensidad del hidrógeno) FRB masivo descubierto en nuestra Vía Láctea. Estos hallazgos anteriores ayudaron a confirmar la teoría de que los eventos energéticos probablemente se originan en magnetares muertos llamados magnetares.

A medida que ingresan más y más FRB, los científicos ahora están investigando cómo pueden usarse para estudiar el gas entre nosotros y las erupciones. Específicamente, les gustaría usar FRB para sondear los halos difusos de gas que rodean las galaxias. A medida que los pulsos de radio viajan hacia la Tierra, se espera que el gas que envuelve las galaxias disminuya la velocidad de las ondas y disperse las frecuencias de radio. En el nuevo estudio, el equipo de investigación analizó una muestra de 474 FRB remotos detectados por CHIME, que ha detectado la mayor cantidad de FRB hasta la fecha. Demostraron que el subconjunto de veinte FRB que pasaban a través de halos galácticos en realidad se ralentizaban más que los FRB que no cruzaban.

«Nuestro estudio muestra que los FRB pueden servir como pinchos para todo el material entre los radiotelescopios y una fuente de ondas de radio», dice el autor principal Liam Connor, investigador posdoctoral en astronomía de Tolman, que trabaja con un profesor asistente de astronomía y coautor de el estudio, Vikram Ravi.

“Utilizamos ráfagas de radio rápidas para hacer brillar la luz a través de los halos de las galaxias cercanas.[{» attribute=»»>Milky Way and measure their hidden material,” Connor says.

The study also reports finding more matter around the galaxies than expected. Specifically, about twice as much gas was found as theoretical models predicted.

All galaxies are surrounded and fed by massive pools of gas out of which they were born. However, the gas is very thin and hard to detect. “These gaseous reservoirs are enormous. If the human eye could see the spherical halo that surrounds the nearby Andromeda galaxy, the halo would appear one thousand times larger than the moon in area,” Connor says.

Researchers have developed different techniques to study these hidden halos. For example, Caltech professor of physics Christopher Martin and his team developed an instrument at the W. M. Keck Observatory called the Keck Cosmic Webb Imager (KCWI) that can probe the filaments of gas that stream into galaxies from the halos.

This new FRB method allows astronomers to measure the total amount of material in the halos. This can be used to help piece together a picture of how galaxies grow and evolve over cosmic time.

“This is just the start,” says Ravi. “As we discover more FRBs, our techniques can be applied to study individual halos of different sizes and in different environments, addressing the unsolved problem of how matter is distributed in the universe.”

In the future, the FRB discoveries are expected to continue streaming in. Caltech’s 110-dish Deep Synoptic Array, or DSA-110, has already detected several FRBs and identified their host galaxies. Funded by the National Science Foundation (NSF), this project is located at Caltech’s Owen Valley Radio Observatory near Bishop, California. In the coming years, Caltech researchers have plans to build an even bigger array, the DSA-2000, which will include 2,000 dishes and be the most powerful radio observatory ever built. The DSA-2000, currently being designed with funding from Schmidt Futures and the NSF, will detect and identify the source of thousands of FRBs per year.

Reference: “The observed impact of galaxy halo gas on fast radio bursts” by Liam Connor and Vikram Ravi, 4 July 2022, Nature Astronomy.
DOI: 10.1038/s41550-022-01719-7