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Segunda-feira, Agosto 8, 2022

Misteriosa explosão de rádio rápida é a mais próxima que os astrônomos já viram

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Explosões rápidas de rádio (FRBs) estão entre os principais mistérios enfrentados pelos astrônomos hoje. Descoberto pela primeira vez em 2007 (o famoso “Explosão de Lorimer“), esses eventos energéticos consistem em enormes rajadas de ondas de rádio que normalmente duram meros milissegundos. Embora a maioria dos eventos observados até hoje tenham sido eventos pontuais, os astrônomos detectaram alguns FRBs que foram recorrente na natureza. A causa dessas explosões permanece desconhecida, com teorias que vão desde estrelas de nêutrons girando e magnetares para extraterrestres!

Desde que o primeiro evento foi detectado há quinze anos, melhorias em nossos instrumentos e matrizes dedicadas levaram a muito mais detecções! Em outro marco, uma equipe internacional de astrônomos recentemente fez medições de alta precisão de um FRB repetido localizado na galáxia espiral Messier 81 (M81) – o FRB mais próximo observado até hoje. As descobertas da equipe ajudaram a resolver algumas questões sobre esse fenômeno misterioso enquanto levantavam outras.

A equipe internacional foi composta por pesquisadores da Instituto Holandês de Radioastronomia (ASTRON), o Instituto Anton Pannekoek de Astronomiaa Instituto Max Planck de Radioastronomiaa Observatório Espacial Onsalaa Instituto Perimeter de Física Teóricaa Centro Internacional de Radioastronomia Ventspils (VIRAC) e várias universidades e institutos de pesquisa na Holanda, Alemanha, Suécia, Canadá, China, Índia, Itália, Reino Unido e EUA

Suas descobertas foram descritas em dois artigos publicados em paralelo esta semana nas revistas Natureza e Astronomia da Natureza. Os estudos foram liderados em conjunto por A equipe é liderada em conjunto por Franz Kirsten, astrônomo de pós-doutorado com o[{” attribute=””>Chalmers University of Technology in Sweden and ASTRON, and Kenzie Nimmo, a Ph.D. student with ASTRON and the University of Amsterdam.

As they describe in their papers, the team set out to make high-precision measurements of a repeating FRB discovered in January 2020 in the constellation Ursa Major (aka. the Big Dipper). To study the source with the highest possible resolution and sensitivity, the team combined measurements from multiple instruments in the European VLBI Network (EVN) – a network of telescopes located primarily in Europe and Asia specializing in Very Long Baseline Interferometry (VLBI).

These were complemented by measurements taken from other powerful radio telescopes, like the Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) in New Mexico. When they analyzed the measurements, they realized the repeating FRB came from the nearby spiral galaxy Messier 81 (M 81). This galaxy is located about 12 million light-years from Earth, making this event the closest FRB detected to date. As Kirsten explained in a recent Chalmers press release:

“We wanted to look for clues to the bursts’ origins. Using many radio telescopes together, we knew we could pinpoint the source’s location [in] o céu com extrema precisão. Isso dá a oportunidade de ver como é a vizinhança local de uma rápida explosão de rádio.”

Magnetar em Aglomerado de Estrelas Antigas

Um magnetar brilha, escondido entre estrelas antigas (em vermelho) nos arredores da galáxia espiral Messier 81 (M 81). Crédito: Daniëlle Futselaar, artsource.nl

Além disso, a equipe rastreou o FRB até os arredores da galáxia e percebeu que tinha que vir de um aglomerado denso de estrelas muito antigas (um aglomerado globular). Esta foi uma descoberta bastante inesperada, já que muitas FRBs são cercadas por estrelas jovens, massivas e de vida curta e muitas vezes a massa do nosso Sol. Essas estrelas terminam suas vidas como anãs brancas extremamente densas e altamente magnetizadas, conhecidas como magnetares.

“É incrível encontrar rajadas de rádio rápidas de um aglomerado globular”, acrescentou Kirsten. “Este é um lugar no espaço onde você só encontra estrelas antigas. Mais longe no universo, rajadas rápidas de rádio foram encontradas em lugares onde as estrelas são muito mais jovens. Isso tinha que ser outra coisa.” Como observado, os astrônomos passaram a acreditar que as FRBs são o resultado de estrelas jovens que sofrem colapso gravitacional para se tornarem magnetares. Isso foi nascido por um corpo significativo de pesquisa nos últimos anos.

No entanto, essas últimas descobertas sugerem que eles podem estar ligados a magnetares que se formaram quando um[{” attribute=””>white dwarf became massive enough to collapse under its own weight – something that has been predicted but never before seen. Team member Jason Hessels, a professor with the University of Amsterdam and ASTRON, explained:

“We expect magnetars to be shiny and new, and definitely not surrounded by old stars. So if what we’re looking at here really is a magnetar, then it can’t have been formed from a young star exploding. There has to be another way.”

New Image of the Crab Nebula Through Time

A new composite image of the Crab Nebula features X-rays from Chandra (blue and white), optical data from Hubble (purple), and infrared data from Spitzer (pink). Credit: NASA

In globular clusters, many stars exist as binary systems, some of which get close for one star to collect material from the other. This often occurs when one star is no longer in its main sequence and expands to become a Red Giant. The companion will begin to siphon material from the Red Dwarf’s outer layers, eventually leading to a situation known as “accretion-induced collapse.”

“If one of the white dwarfs can catch enough extra mass from its companion, it can turn into an even denser star, known as a neutron star,” said team member Mohit Bhardwaj, a Ph.D. candidate at McGill University and a member of the Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME). “That’s a rare occurrence, but in a cluster of ancient stars, it’s the simplest way of making fast radio bursts.”

After zooming in on their measurements to look for additional clues, the astronomers found something else that surprised them. Some of the flashes they observed were shorter in duration than expected, lasting for nanoseconds (one-billionth of a second) rather than milliseconds (one-thousandth). This is similar to what has been observed from a pulsar in the Crab Nebula, a tiny, dense remnant of a supernova explosion that was seen from Earth in 1054 CE. Said Nimmo:

“The flashes flickered in brightness within as little as a few tens of nanoseconds. That tells us that they must be coming from a tiny volume in space, smaller than a soccer pitch and perhaps only tens of meters across. Some of the signals we measured are short and extremely powerful, in just the same way as some signals from the Crab pulsar. That suggests that we are indeed seeing a magnetar, but in a place that magnetars haven’t been found before.”

In the near future, observations of this system and others like it will help astronomers tell if the source is an unusual magnetar, an unusual pulsar, a black hole, a dense star in a close orbit, or something else entirely. Regardless, it is clear that the detection of more FRBs is leading to new and unexpected insights into FRBs and the life cycle of stars.

Originally published on Universe Today.

For more on this research, see:

Mysterious Cosmic Flashes Pinpointed to a Surprising Location in Space

Mysterious Source of Fast Radio Bursts

 





Fonte original deste artigo

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