Astrônomos identificaram a origem de misteriosa explosão de rádio rápida pela primeira vez

Pela primeira vez, astrônomos identificaram a localização de uma explosão de rádio rápida não-repetitiva, um flash de luz tão poderoso quanto bilhões de sóis, e o resultado desafia as expectativas

De vez em quando, nossos radiotelescópios capturam um mistério. Um único flash condensou-se em uma explosão que durou apenas alguns milésimos de segundo no máximo. Agora, pela primeira vez, astrofísicos localizaram uma dessas rajadas rápidas de rádio (FRBs) em sua fonte.

"Este é o grande avanço que o campo tem esperado desde que os astrônomos descobriram explosões rápidas de rádio em 2007", disse o astrônomo Keith Bannister, da Organização de Pesquisa Científica e Industrial da Austrália (CSIRO).

O sinal foi nomeado FRB 180924 - eles são nomeados de acordo com a data de sua detecção - e originou-se na periferia de uma galáxia do tamanho da Via Láctea a cerca de 3,6 bilhões de anos-luz da Terra.

A determinação de sua localização poderia nos ajudar a finalmente entender o que causa desses FRBs únicos.

É apenas a segunda explosão rápida de rádio já rastreada até um local. O primeiro, chamado FRB 121102, é um caso especial, porque explode repetidamente. Essa repetição é o que permitiu aos astrônomos rastreá-la até a região de formação de estrelas de uma galáxia anã a mais de 3 bilhões de anos-luz de distância.

Mas as explosões pontuais piscam no céu sem aviso prévio, o que as torna impossíveis de prever e extremamente difíceis de rastrear.

No entanto, isso é o que uma equipe internacional de astrônomos realizou, usando um avançado conjunto de antenas de rádio chamado Australian Square Kilometre Array Pathfinder (ASKAP).

Tomando 10 trilhões de medições brutas por segundo em todo um pedaço do céu, o ASKAP pode detectar um número maior de rajadas de rádio rápidas do que nunca.

Mesmo assim, geralmente os FRBs são encontrados após o fato, conforme os astrônomos os identificam, analisando dados que duram semanas, procurando uma única medida entre os bilhões.

Desta vez, a equipe conseguiu pegá-lo no ato.

"Em cerca de um terço de segundo, percebemos que tínhamos esse rápido estouro de rádio que havia acabado de passar pelo telescópio, então pegamos e salvamos os últimos três segundos de dados que passaram pelos pratos ASKAP - cerca de 3 bilhões de medições", explicou o astrofísico Adam Deller da Universidade de Tecnologia de Swinburne.

"Isso nos permite fazer uma repetição ao vivo de três segundos, repetidas vezes, quantas vezes precisarmos."

Medindo-se o tempo absolutamente minúsculo entre o momento em que o sinal atingiu cada um dos 36 pratos ASKAP - estamos falando de bilionésimos de segundo aqui - a equipe conseguiu triangular o ponto de origem da FRB em duas dimensões no espaço.

Então, três dos mais poderosos telescópios óticos do mundo - Gemini, Keck e o VLT - foram recrutados para calcular a terceira dimensão: a distância.

O resultado foi uma surpresa. A explosão originou cerca de 13.000 anos-luz do centro de uma enorme galáxia, aproximadamente do tamanho da Via Láctea, uma que já não forma novas estrelas.

Você pode vê-la na imagem abaixo - a bolha azul e amarela é a galáxia, e o círculo preto é de onde o FRB 180924 veio. Isso é um contraste direto com a fonte da FRB 121102, uma minúscula galáxia anã explodindo em formação estelar.

(Bannister et al., Science, 2019)

"Isso sugere que explosões rápidas de rádio podem ser produzidas em uma variedade de ambientes, ou que os ruídos aparentemente detectados até agora por ASKAP são gerados por um mecanismo diferente do repetidor", observou Deller.

A pesquisa mais recente sobre o FRB 121102 sugere que sua fonte é uma estrela de nêutrons, mas outras hipóteses incluem buracos negros , pulsares com estrelas companheiras , pulsares implodindo, um tipo de estrela chamada blitzar, uma conexão com rajadas de raios gama (que agora conhecemos) pode ser causada pela colisão de estrelas de nêutrons ), ou magnetares emitindo chamas gigantes .

Mas não são apenas as duas galáxias de origem que são diferentes. Os sinais em si também têm diferenças.

O sinal eletromagnético do FRB 121102 é quase completamente encurvado, o que significa que ele teve que viajar através de um campo magnético intenso no caminho para a Terra.

O FRB 180924, em contraste, não foi curvado, e foi muito mais forte do que as rajadas do FRB 121102.

"O modelo 'magnetar jovem' funciona muito bem para o 121102 (é para isso que foi projetado), mas tem dificuldade em explicar nossa explosão, em particular o fato de vir de uma galáxia com poucas estrelas jovens", disse Bannister ao ScienceAlert.

"Assim, os teóricos podem precisar voltar à prancheta para explicar nossa explosão ajustando o modelo do mangetar jovem, ou encontrando uma explicação completamente diferente para o nosso."

A melhor maneira de descobrir isso é encontrar as fontes de rajadas de rádio rápidas, que devem se tornar mais fáceis agora que a equipe demonstrou ser possível.

E isso não nos diz apenas sobre rajadas de rádio rápidas, mas sobre todo o Universo - porque o atraso entre o início da explosão e o final pode nos dizer quanto gás ele percorreu no caminho para a Terra.

Por sua vez, isso pode nos dizer sobre a matéria difusa e difícil de medir no espaço entre as galáxias. Não admira que os astrônomos estejam tão animados.

A pesquisa foi publicada na Science.