09/06/2022 - 10:19
Uma equipe internacional de astrônomos encontrou apenas o segundo exemplo de uma rajada rápida de rádio rápida (FRB) altamente ativa com uma fonte compacta de emissão de rádio mais fraca, mas persistente entre as rajadas. A descoberta levanta novas questões sobre a natureza desses objetos misteriosos e também sobre sua utilidade como ferramentas para estudar a natureza do espaço intergaláctico.
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Os cientistas usaram o observatório Karl G. Jansky Very Large Array (VLA), da National Science Foundation dos EUA (NSF) e outros telescópios para estudar o objeto, descoberto pela primeira vez em 2019.
O objeto, chamado FRB 190520, foi encontrado pelo radiotelescópio esférico de abertura de 500 metros (FAST) na China. Uma explosão do objeto ocorreu em 20 de maio de 2019 e foi encontrada nos dados desse telescópio em novembro daquele ano. Observações de acompanhamento com o FAST mostraram que, ao contrário de muitas outras FRBs, esse objeto emite rajadas frequentes e repetidas de ondas de rádio.
Questões importantes
Observações com o VLA em 2020 identificaram a localização do objeto, e isso permitiu observações de luz visível com o telescópio Subaru no Havaí para mostrar que ele está nos arredores de uma galáxia anã a quase 3 bilhões de anos-luz da Terra. As observações do VLA também descobriram que o objeto emite constantemente ondas de rádio mais fracas entre as rajadas.
“Essas características fazem com que esse objeto se pareça muito com o primeiro FRB cuja posição foi determinada – também pelo VLA – em 2016”, disse Casey Law, do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech, nos EUA). Esse desenvolvimento foi um grande avanço, fornecendo as primeiras informações sobre o ambiente e a distância de uma FRB. No entanto, sua combinação de rajadas repetidas e emissões de rádio persistentes entre rajadas, provenientes de uma região compacta, colocou o objeto de 2016, chamado FRB 121102, à parte de todos os outros FRBs conhecidos até agora.
“Agora temos dois como esse, e isso levanta algumas questões importantes”, disse Law. Ele integra a equipe internacional que preparou um artigo sobre essas descobertas publicado na revista Nature.
As diferenças entre o FRB 190520 e o FRB 121102 e todos os outros reforçam a possibilidade sugerida anteriormente de que pode haver dois tipos diferentes de FRBs.
“Os que se repetem são diferentes dos que não se repetem? E quanto à emissão de rádio persistente: isso é comum?”, disse Kshitij Aggarwal, pós-graduando da Universidade da Virgínia Ocidental (WVU, nos EUA) e um dos autores do estudo.
Mecanismos diferentes
Os astrônomos sugerem que pode haver dois mecanismos diferentes produzindo FRBs ou que os objetos que os produzem podem agir de maneira diferente em diferentes estágios de sua evolução. Os principais candidatos para as fontes de FRBs são as estrelas de nêutrons superdensas que sobraram depois que uma estrela massiva explodiu como uma supernova, ou estrelas de nêutrons com campos magnéticos ultrafortes, chamados magnetares.
Uma característica do FRB 190520 questiona a utilidade dos FRBs como ferramentas para estudar o material entre eles e a Terra. Os astrônomos geralmente analisam os efeitos do material interveniente nas ondas de rádio emitidas por objetos distantes para aprender sobre esse próprio material tênue. Um desses efeitos ocorre quando as ondas de rádio passam pelo espaço que contém elétrons livres. Nesse caso, as ondas de alta frequência viajam mais rapidamente do que as ondas de baixa frequência.
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Esse efeito, chamado de dispersão, pode ser medido para determinar a densidade de elétrons no espaço entre o objeto e a Terra, ou, se a densidade de elétrons for conhecida ou presumida, fornecer uma estimativa aproximada da distância até o objeto. O efeito muitas vezes é usado para fazer estimativas de distância para pulsares.
FRBs mais jovens
Isso não funcionou para o FRB 190520. Uma medição independente da distância baseada no desvio Doppler da luz da galáxia causada pela expansão do universo colocou a galáxia a quase 3 bilhões de anos-luz da Terra. No entanto, o sinal da explosão mostra uma quantidade de dispersão que normalmente indicaria uma distância de aproximadamente 8 bilhões a 9,5 bilhões de anos-luz.
“Isso significa que há muito material perto do FRB que confundiria qualquer tentativa de usá-lo para medir o gás entre as galáxias”, disse Aggarwal. “Se esse for o caso de outros, não podemos contar com o uso de FRBs como critério cósmico”, acrescentou.
Os astrônomos especularam que o FRB 190520 pode ser um “recém-nascido”, ainda cercado por material denso ejetado pela explosão da supernova que deixou para trás a estrela de nêutrons. À medida que esse material se dissipa, a dispersão dos sinais de explosão também diminuiria. No cenário “recém-nascido”, eles disseram, as rajadas repetidas também podem ser uma característica de FRBs mais jovens e diminuir com a idade.
“O campo FRB está se movendo muito rapidamente agora e novas descobertas estão surgindo mensalmente. No entanto, grandes questões ainda permanecem, e esse objeto está nos dando pistas desafiadoras sobre essas questões”, disse Sarah Burke-Spolaor, da WVU, coautora do estudo.
