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Domingo, Agosto 14, 2022

Misteriosas explosões rápidas de rádio obtêm uma fonte

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Fast Radio Bursts (FRBs) são rajadas de radiação de milissegundos gravadas em ondas de rádio. Eles são extremamente poderosos – por exemplo, durante um dos flashes mais brilhantes com duração de cinco milissegundos, tanta energia é irradiada quanto o nosso Sol gera em um mês. A escala do fenômeno é difícil de imaginar. Um novo estudo rastreia sua fonte.

As primeiras rajadas de rádio foram “descobertas” há apenas 15 anos. Até abril de 2020, todas as FRBs observadas pelos astrônomos vinham de distâncias cosmológicas de centenas de milhões de anos-luz. Foi apenas dois anos atrás que eles também conseguiram rastrear flashes originados em nossa galáxia. É importante notar que devido ao equipamento e ao limite de sensibilidade associado, os pesquisadores só conseguem observar os objetos mais luminosos do Universo, as rajadas mais poderosas.

“Os FRBs são atualmente um dos tópicos mais quentes da astrofísica contemporânea. Descobertos acidentalmente em 2007 durante uma revisão de dados de arquivo, e atualmente sob intensa observação, eles ainda são um grande mistério”, explica Marcin Gawronski, do Instituto de Astronomia da Faculdade. de Física, Astronomia e Informática Universidade Nicolau Copérnico (Torun, Polônia). “Os resultados reunidos até agora permitem dividir os fenômenos FRB em diferentes classes, mas ainda não descobrimos se são emanações de um ou vários processos físicos separados.”


Crédito: Daniëlle Futselaar, artsource.nl

Captura cósmica

Os pesquisadores não têm 100% de certeza do que causa as explosões. Os astrofísicos têm várias hipóteses que podem explicar sua formação, incluindo a existência de civilizações extraterrestres. No entanto, até agora os magnetares foram considerados a fonte de FRBs.

– Magnetares são estrelas de nêutrons com campos magnéticos extremamente fortes, eles são formados após explosões de supernovas – diz o Dr. Gawronski. – Até agora, os cientistas concordaram que são responsáveis ​​pelos FRBs. Por quê? Porque para produzir um FRB é necessário ter uma enorme quantidade de energia, que pode ser rapidamente liberada e utilizada em diversos processos. As únicas fontes desse tipo conhecidas por nós são os campos magnéticos de um aglomerado de estrelas de nêutrons – esses magnetares – ou a energia gravitacional dos buracos negros.

Embora os astrônomos concordem que flashes de rádio rápidos são o resultado de processos violentos que ocorrem na vizinhança imediata de estrelas de nêutrons altamente magnetizadas, ainda não está claro por que a maioria deles aparece como sinais únicos, enquanto outras fontes podem ser observadas repetidamente em ondas de rádio. Em alguns casos, as rajadas são adicionalmente caracterizadas por atividade periódica, ou seja, ocorrem em intervalos de tempo regulares. Isso, no entanto, só ajuda no planejamento de observações.

Existem também algumas dificuldades com as quais os astrônomos têm que lidar nas observações de FRB. – Estudar a atividade do FRB é muito difícil porque os flashes são fenômenos aleatórios. Parece um pouco como pescar – lançamos uma vara de pescar e esperamos. Então, montamos radiotelescópios e temos que esperar pacientemente – diz o Dr. Gawronski. – Outro problema é que os radiotelescópios “vêem” um campo bastante grande do céu, por exemplo, o nosso em Piwnice cobre uma área com metade do tamanho do disco da Lua na banda de rádio, que geralmente usamos para observações FRB. Existem muitos objetos em uma área tão grande, por isso é difícil identificar um flash específico. Outra questão é a enorme quantidade de dados que coletamos durante essas observações – podemos gravar até 4 gigabits de dados por segundo, por isso precisamos de capacidades de armazenamento muito grandes. Então, temos que processar, analisar e excluir esses dados continuamente para dar espaço para os próximos.

Como você pode ver, há muitos quebra-cabeças e dificuldades relacionadas a rajadas rápidas de rádio. Os astrofísicos estão trabalhando em modelos para explicar esse fenômeno, mas a descoberta recente, da qual o Dr. Marcin Gawroñski também participou, traz mais um mistério a ser desvendado.

Inquisição cósmica

No ano passado, um grupo internacional de astrônomos, incluindo o Dr. Gawronski, apontou radiotelescópios para a galáxia M81.

– É uma galáxia enorme e próxima de nós, semelhante à Via Láctea – está localizada a cerca de 12 milhões de anos-luz de nós, no verão, quando o tempo está bom, você pode vê-la com um conjunto regular de binóculos e, por exemplo, com o telescópio Hubble você pode observar estrelas isoladas nele – explica o Dr. Gawronski. – Os canadenses do projeto CHIME nos disseram que havia uma fonte de rajadas de rádio rápidas nas proximidades desta galáxia e, além disso, algumas de suas propriedades indicavam que esse objeto estava relacionado ao M81. Achamos que seria uma grande oportunidade para tentar descobrir o que especificamente gerou os FRBs.

As observações foram feitas por pesquisadores que trabalham principalmente no consórcio PRECISE.

– Trata-se de uma equipe de pesquisadores cujo principal objetivo é localizar fontes de FRBs, estimar as distâncias até elas e estudar as propriedades do ambiente em que as FRBs estão inseridas. Desta forma, podemos tentar dizer algo sobre a evolução das fontes de rajadas rápidas e os próprios processos em que os objetos FRB são gerados – diz o Dr. Gawronski. – De certa forma, atuamos em paralelo com a EVN (European Very Long Baseline Interferometry Network – nota do editor), pois tentamos reunir radiotelescópios europeus fora do tempo alocado para observações padrão dentro deste consórcio, ao qual, claro, o NCU Instituto de Astronomia pertence em conjunto com o radiotelescópio RT4.

Os pesquisadores têm muita sorte. A primeira vez que apontaram seus radiotelescópios para a vizinhança da galáxia M81, encontraram uma série de quatro rajadas. Não demorou muito para que eles pegassem mais dois. No entanto, as novas descobertas foram uma surpresa para os pesquisadores.

– Quando vimos os primeiros resultados, não pudemos acreditar e, a princípio, até pensamos que havíamos cometido um erro de cálculo. Acontece que não tínhamos. Era como no esboço do Monty Python – ‘Ninguém espera a Inquisição Espanhola’. Porque nenhum de nós esperava tal coisa – diz o Dr. Gawronski.

Um jovem entre os velhos?

Em primeiro lugar, a explosão veio de um aglomerado globular. Assim, a primeira decepção veio no início – um aglomerado desse tipo consiste em um grande número de estrelas densamente compactadas, por isso era impossível identificar o objeto específico que era a fonte do FRB, mesmo com a ajuda do Hubble orbitando telescópio. Mais interessante, os aglomerados globulares são compostos de estrelas muito antigas, formadas até 10 bilhões de anos atrás – eles são os sistemas estelares mais antigos das galáxias. Portanto, é inútil procurar magnetares “jovens” lá.

– Muitas perguntas vieram à nossa mente: de onde veio o magnetar de lá? Presumimos que deve ter sido a fonte das rajadas. Na verdade, o magnetar não poderia estar lá. E se fosse, não poderia ter se formado de forma clássica, ou seja, após a explosão de uma estrela massiva – explica o dr. anos após sua formação, eles terminam suas vidas em um fenômeno muito impressionante, chamado explosão de supernova. Sabe-se que as estrelas não se formam em aglomerados globulares por muito tempo, então nenhum novo magnetar pode se formar lá durante um fenômeno de supernova.



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