¿Hay algún fenómeno astronómico que pueda emitir ondas de radio fuertes con múltiplos de una frecuencia discreta?

Creo que ha entendido mal el artículo: la cantidad que parece estar ocurriendo en múltiplos enteros de algún número no es la frecuencia de la emisión de radio sino la medida de dispersión (DM) de la fuente. A medida que los fotones viajan a través del medio interestelar, las interacciones con los electrones libres significan que los fotones de menor frecuencia tardan más en llegar al observador que los fotones de mayor frecuencia. El tiempo de retardo entre fotones con frecuencia.$\nu_1$y$\nu_2$es

$$t_1-t_2=4.15\left(\frac{\text{DM}}{\text{pc cm}^{-3}}\right)\left[\left(\frac{\nu_1}{\text{GHz}}\right)^{-2}-\left(\frac{\nu_2}{\text{GHz}}\right)^{-2}\right]\;\text{ms}$$ con la medida de dispersión definida como la integral de la densidad numérica de electrones libres$n_e$sobre el camino entre la fuente y el observador: $$\text{DM}\equiv\int n_e\;d\text{l}$$ En cierto sentido, la medida de dispersión es un proxy de distancia. Si tuviéramos algún uniforme$n_e$, entonces el DM escalaría perfectamente linealmente con la distancia a una fuente. Dicho esto, la densidad electrónica galáctica no es uniforme en todas las direcciones; obviamente es mucho más alto en el disco, lo que significa que una fuente dentro del disco a cierta distancia de nosotros tendrá una DM más baja que una fuente en el halo a la misma distancia. Tenga en cuenta que el DM no es una propiedad intrínseca de la fuente, depende de la ubicación del observador.

El punto del artículo citado en el artículo ( Hippke et al. 2015 ) es que las medidas de dispersión de las 11 ráfagas de radio rápidas (FRB) parecían caer cerca de los múltiplos enteros de 187,5 pc cm$^{-3}$. Ciertamente hay variación, aunque no sé cómo se comparan las desviaciones con las incertidumbres de medición. Los autores argumentan que esto podría explicarse si los FRB son en realidad artificiales, en otras palabras, si hay algún tipo de fuente hecha por el hombre que emite a diferentes frecuencias con cada frecuencia emitida en un momento diferente imitando los efectos de la dispersión interestelar.

Desde entonces, nuestro conocimiento de los FRB ha aumentado a medida que el tamaño de la muestra se ha expandido drásticamente, y la mayoría de los DM conocidos difieren bastante de la tendencia. No sé si alguien ha vuelto a mirar esta pequeña muestra, pero en este punto, el consenso extremadamente amplio es que las FRB son fuentes astrofísicas (en su mayoría extragalácticas). Se ha propuesto una amplia gama de mecanismos a lo largo de los años, algunos descartados desde entonces y otros respaldados por observaciones adicionales.

Una nota sobre los púlsares: el artículo no afirma que los púlsares no sean fuentes de FRB (el tamaño de la muestra en ese entonces era demasiado pequeño para descartarlos), sino que las ráfagas de radio rápidas difieren significativamente de la emisión típica de púlsares, que tiende a ser uniforme. Todavía hay mecanismos FRB viables que involucran púlsares, como pulsos gigantes de púlsares jóvenes, y las estrellas de neutrones en general juegan un papel en algunas teorías favorecidas actualmente, como las erupciones de magnetares.

Dicho todo esto, creo que vale la pena responder a la pregunta del título. De hecho, es cierto que algunas fuentes de radio emiten en múltiplos enteros de alguna frecuencia, es decir, líneas espectrales de transiciones rotacionales en moléculas. En una molécula con momento de inercia$I$, la energía del estado con el número de momento angular$J$es

$$E_{\text{rot}}=\left(\frac{\hbar^2}{2I}\right)J(J+1),\quad J=0,1,2,\cdots$$ Una transición de$J$a$J-1$luego libera una energía $$\Delta E_{\text{rot}}=\frac{\hbar^2J}{I}$$ y conduce a la emisión de un fotón con frecuencia $$\nu=\frac{\hbar J}{2\pi I}$$ Como ejemplo notable, el$\text{CO}$molécula$^{\dagger}$emite un fotón en$\nu\approx115\;\text{GHz}$durante el$J=1\to0$transición, en$\nu\approx230\;\text{GHz}$durante el$J=2\to1$transición, y así sucesivamente. Tenga en cuenta, sin embargo, que las ráfagas de radio rápidas son fuentes de banda ancha, y aunque las líneas de radio espectrales mostrarán cierta ampliación a través de ciertos mecanismos, simplemente no es comparable: los perfiles de emisión son completamente diferentes.

---

$^{\dagger}$Específicamente, el isótopo común$^{12}\text{C}^{16}\text{O}$. Otros isótopos como$^{13}\text{C}^{16}\text{O}$tienen líneas correspondientes a frecuencias ligeramente diferentes.