¿Acaso el universo intenta decirnos algo?

Son ráfagas misteriosas de ondas de radio que provienen del espacio y duran apenas una fracción de segundo. Se cree que esas Fast Radio Bursts (FRB; ráfagas rápidas de radio) ocurren miles de veces al día; sin embargo, desde que el radiotelescopio Parkes las detectara por primera vez, hace una década, solo se han observado 30 de ellas.

No obstante, desde que el radiotelescopio australiano ASKAP (siglas de Australian Square Kilometre Array Pathfinder) se unió a la cacería, detectamos la primera FRB en apenas tres días y medio de observaciones. Poco después, hubo otras dos observaciones de FRB. Y eso que el telescopio todavía no es completamente operativo.

El hecho de que ASKAP detecte FRB con tanta facilidad significa que está en condiciones de responder preguntas de gran envergadura.

Una de ellas es qué causa las FRB, por principio de cuentas. Físicos intransigentes y arrogantes las han atribuido a cualquier cosa, desde los hornos de microondas hasta transmisiones accidentales de extraterrestres que están en las primeras etapas de la exploración interestelar.

Las asombrosas propiedades de estas FRB han cautivado a los astrónomos de tal manera que, en la década transcurrida desde su descubrimiento, se han registrado más teorías que observaciones de ráfagas.

Un destello lejano

Las FRB son asombrosas porque son extravagantemente brillantes en el espectro del radio y, no obstante, parecen extraordinariamente distantes. Por cuanto saben los astrónomos, podrían provenir de un lugar muy lejano: tal vez desde el centro del universo observable o incluso más allá. Por esa razón, lo que sea que genere las FRB debe ser muy especial, como nada que los astrónomos hayan visto jamás.

Lo que realmente entusiasma a los astrónomos es el registro fósil que cada ráfaga lleva estampado por la materia con que topa durante su trayecto de miles de millones de años a través del universo.

La materia espacial ejerce una cantidad minúscula de resistencia en las ondas de radio conforme cruzan rápidamente por el universo, algo parecido al aire que ofrece resistencia a un avión veloz. Sin embargo, he aquí la parte que nos resulta útil: cuanto más largas son las ondas de radio, mayor es la resistencia.

Cuando las ondas de radio finalmente alcanzan nuestros telescopios, las ondas más cortas llegan justo antes que las más largas. Cuando los astrónomos miden el tiempo de demora entre las ondas cortas y las más largas, pueden determinar cuánta materia ha cruzado una ráfaga dada durante su viaje, desde cualquier cosa que la haya creado hasta nuestro telescopio.

De suerte que, si podemos encontrar suficientes ráfagas, podremos averiguar cuánta materia “ordinaria” existe en el universo –la materia de la que estamos compuestos tú y yo, y todas las cosas visibles-, y cuantificar su masa.

Hasta ahora, nuestra mejor conjetura es que nos falta casi la mitad de toda la materia normal, y que el resto yace en los enormes vacíos entre las galaxias; las regiones que tan fácilmente pueden explorar las FRB.

¿Es posible que las FRB sean las estaciones de pesaje del cosmos?

Difíciles de encontrar y más difíciles de precisar

Hay ciertas razones por las que todavía persisten tantas interrogantes sobre las FRB. Primero, son difíciles de encontrar. Hizo falta que el telescopio Parkes trabajara continuamente durante dos semanas para detectar una ráfaga.

Peor aún, incluso cuando encuentras una, muchos radiotelescopios como el Parkes solo pueden precisar su ubicación en el cielo dentro de una región más o menos del tamaño de la luna llena. Así que, si quieres averiguar de cuál galaxia provino la FRB, debes elegir entre cientos de galaxias que se encuentran dentro de esa región.

El detector FRB idóneo requiere tanto de un campo visual grande como de la capacidad para precisar eventos en una región de un milésimo del área de la luna. Y hasta hace poco, no existía semejante radiotelescopio.

Una joya en el desierto

Ahora lo tenemos con ASKAP, un radiotelescopio que está construyendo CSIRO (siglas en inglés de la Organización de Ciencia e Investigación Industrial de la Commonwealth de Australia) en Murchison Shire, a 370 kilómetros al noreste de Geraldton, en Australia Occidental. En realidad, se trata de una red de 36 antenas, cada una con un diámetro de 12 metros.

Antenas ASKAP durante la observación a “ojo de mosca”. Todas las antenas apuntan en distintas direcciones. KIM STEELE (UNIVERSIDAD DE CUTRIN), PROPORCIONADAS POR EL AUTOR.

ASKAP es una máquina muy especial, porque cada antena está equipada con un receptor muy innovador, diseñado por CSIRO y llamado “phased-array feed”. Si bien la mayoría de los telescopios solo enfoca un sector del cielo a la vez, los phased-array feeds de ASKAP pueden ver 36 sectores del cielo al mismo tiempo. Esto es fabuloso para encontrar las FRB porque, cuanto más cielo puedes abarcar, más posibilidades tienes de encontrarlas.

Para hallar montones de FRB, necesitas lanzar una red mucho más grande. En condiciones normales, las antenas ASKAP están orientadas en la misma dirección. Esto es muy bueno si estás haciendo imágenes o quieres encontrar FRB tenues.

Y gracias a la evidencia reciente del Parkes, nos percatamos de que también podía haber algunas FRB súper brillantes.

Así que tomamos el ejemplo de la naturaleza. Así como los numerosos segmentos del ojo de una mosca le permiten percibir todo lo que le rodea, apuntamos todas nuestras antenas en muchas direcciones diferentes. Esta modalidad de observación a “ojo de mosca” nos ayudó a ver un segmento total de cielo como del tamaño de 1,000 lunas llenas.

Fue así como descubrimos esta nueva FRB a los pocos días de empezar, y usando solo ocho de las 36 antenas de ASKAP.

Imagen de radio del cielo donde ASKAP encontró su primera FRB. Los círculos azules son los 36 fragmentos de cielo que la antena número 5 de ASKAP (llamada Gagurla, en lengua wadjarri) estaba observando cuando detectó la FRB. La mancha roja indica de dónde provino la FRB. Los puntos negros son galaxias muy, muy lejanas. La luna llena (ángulo inferior) se presenta a escala. IAN HEYWOOD (CSIRO), PROPORCIONADA POR EL AUTOR

Cuando esté terminado

Por lo pronto, no hemos intentado combinar las señales de todas las antenas con la modalidad a “ojo de mosca”. La verdadera prueba para ASKAP será apuntar todos los telescopios en la misma dirección y combinar las señales de todas las antenas.

Esto nos dará la posición precisa de cada ráfaga aislada, permitiéndonos identificar la galaxia huésped de cada FRB y medir la distancia exacta.

Y con esta información, podremos activar nuestra red cósmica de estaciones de pesaje. Al llegar a ese punto, podremos investigar una pregunta fundamental que ha obsesionado a los astrónomos durante más de 20 años: ¿en dónde está la materia faltante del universo?