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Domingo, Agosto 14, 2022

Misteriosa explosão de rádio rápida e repetida rastreada para um local muito inesperado

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Uma repetição recentemente descoberta explosão de rádio rápida (FRB) chamado FRB 20200120E está aprofundando o mistério desses sinais espaciais já profundamente misteriosos.

Os astrônomos rastrearam sua localização em uma galáxia a 11,7 milhões de anos-luz de distância, o que a torna a explosão de rádio extragaláctica mais próxima conhecida, 40 vezes mais próxima do que o próximo sinal extragaláctico mais próximo.

Mas também aparece em um aglomerado globular – um aglomerado de estrelas muito antigas, não o tipo de lugar que se poderia esperar encontrar o tipo de estrela cuspindo FRBs.

Sua descoberta sugere um mecanismo de formação diferente para essas estrelas, sugerindo que as FRBs podem emergir de uma gama mais ampla de ambientes do que pensávamos.

FRBs têm sido cientistas diabólicos desde que o primeiro foi descoberto em 2007. Eles consistem em sinais extremamente poderosos do espaço profundo, milhões de anos-luz de distânciaalguns descarregando mais energia do que 500 milhões de sóis e detectado apenas em comprimentos de onda de rádio.

No entanto, essas explosões são surpreendentemente breves, mais curtas do que um piscar de olhos – meros milissegundos de duração – e a maioria delas não se repete, tornando-as muito difíceis de prever, rastrear e, portanto, entender.

Ao analisar a estrutura fina desses sinais de rádio, os astrônomos estão se concentrando no tipo de objeto que eles pensavam que poderia causá-los, com objetos compactos como estrelas de nêutrons a principal teoria.

Então, em 2020, veio um grande avanço. Um FRB foi finalmente detectado de dentro da Via Láctea, emitido por um magnetar.

Magnetares – dos quais não muitos dos quais foram confirmados até o momento – são um tipo raro de estrela de nêutrons, o núcleo colapsado de uma estrela morta que começou entre 8 e 30 vezes a massa do Sol. Estrelas de nêutrons são pequenos e densos, com cerca de 20 quilômetros (12 milhas) de diâmetro, com uma massa máxima de cerca de dois sóis.

Magnetares, como o nome sugere, adicionam algo mais à mistura: um campo magnético absolutamente insano – em torno de um quatrilhão de vezes mais poderoso que o campo magnético da Terrae mil vezes mais poderoso que o de uma estrela de nêutrons normal.

Isso nos traz de volta ao FRB 20200120E. É uma minoria entre os FRBs – um FRB que repete suas rajadas – mas fora isso se encaixa perfeitamente no perfil.

Por se repetir, porém, os astrônomos conseguiram identificar com mais facilidade a localização no céu de onde se originou. Ao analisar outras propriedades do sinal, eles foram capazes de determinar que ele percorreu uma distância relativamente curta.

Isso os levou em 2021 para um galáxia espiral de grande design chamado M81, embora com um grau de incerteza. Mais especificamente, os pesquisadores acreditavam ter rastreado o FRB 20200120E até um aglomerado globular.

Em um estudo publicado em Natureza esta semana, uma equipe de astrônomos confirmou essa localização.

Eis por que isso é um problema. Aglomerados globulares são grupos compactos de estrelas que tendem a ser muito antigas e de vida longa, bem como baixa massa, nenhum maior que a massa do Sol. Acredita-se que todas as suas estrelas tenham se formado a partir da mesma nuvem de gás ao mesmo tempo; assim como uma pequena cidade, essas estrelas vivem suas existências mais tranquilas juntas.

Estrelas de nêutrons, como mencionamos anteriormente, tendem a se formar a partir de estrelas de massa mais alta, que também tendem a ter uma vida útil de sequência principal (queima de hidrogênio) muito mais curta – os do tipo OB. Então, como regra geral, você não esperaria encontrar estrelas de nêutrons ou magnetares em um aglomerado globular.

“Aqui relatamos observações que localizaram o FRB em um aglomerado globular associado a M81, onde está a 2 parsecs de distância do centro óptico do aglomerado”, os pesquisadores escrever em seu papel.

“Aglomerados globulares hospedam antigas populações estelares, desafiando os modelos FRB que invocam magnetares jovens formados em uma supernova de colapso do núcleo”.

Não tenha medo, no entanto – porque há um precedente interessante.

De vez em quando, descobriu-se que um aglomerado globular hospeda um tipo de estrela de nêutrons de rotação rápida conhecida como pulsar de milissegundo. Como os aglomerados globulares são tão densamente povoados, as estrelas podem interagir e até colidir umas com as outras, produzindo objetos como binários de raios-X de baixa massa e pulsares.

De acordo com a equipe de pesquisa, isso introduz outros mecanismos interessantes para a formação do magnetar além da supernova do colapso do núcleo de uma estrela massiva. Uma anã branca de baixa massa interagindo e acumulando material de outra estrela poderia ganhar massa suficiente para colapsar em uma estrela de nêutrons; ou duas anãs brancas poderiam se fundir, para o mesmo fim.

Também é possível que a fonte do FRB não seja um magnetar, mas um binário de raios-X de baixa massa, como uma anã branca e uma estrela de nêutrons, ou uma estrela de nêutrons e um exoplaneta. Também pode ser um acréscimo buraco negro.

Faltam evidências para essas explicações – não há atividade de raios X ou raios gama que normalmente acompanharia esses sistemas – mas ainda não podem ser descartadas.

Seja qual for a resposta, porém, parece que o FRB 20200120E está pronto para agitar as coisas. Ou nos ensinará algo novo sobre interações estelares em aglomerados globulares, ou nos dará um novo canal de formação para FRBs.

Por ser um FRB repetitivo, tão próximo de nós, representa uma rara oportunidade de sondar esses sinais misteriosos em detalhes.

Os achados são relatados em Natureza.

Uma versão anterior deste artigo foi publicada em junho de 2021 quando o estudo era uma pré-impressão.



Fonte original deste artigo

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