Uma recém-descoberta explosão cósmica de rádio apresenta algumas propriedades únicas que fornecem aos cientistas pistas importantes sobre possíveis causas para esses misteriosos fenômenos astronômicos conhecidos como rajadas rápidas de rádio (FRB, na sigla em inglês). 

Na sequência, uma imagem óptica, uma infravermelha e outra de rádio do campo da FRB 20190520B. Crédito: K. Aggarwal et al.

Ao mesmo tempo, tais características colocam em cheque o que os astrônomos pensavam saber sobre essas poderosas explosões, conforme descrito em um novo estudo publicado na revista Nature neste mês.

Detectadas pela primeira vez em 2007, as FRBs são pulsos extremamente brilhantes de ondas de rádio que vêm de galáxias distantes. Em apenas um milissegundo, elas liberam tanta energia quanto o Sol faz ao longo de muitos dias. Nos últimos 15 anos, foram observadas cerca de 800 FRBs, e esse número tende a crescer cada vez mais. 

Segundo Kshitij Aggarwal, pesquisador afiliado da Universidade da Virgínia Ocidental, nos EUA, quando um telescópio captura um FRB, uma das características mais importantes que os cientistas examinam é a chamada dispersão, que é basicamente uma medida de como um FRB é esticado quando alcança a Terra.

“O plasma que fica entre estrelas e galáxias faz com que toda a luz – incluindo ondas de rádio – desacelere, mas frequências mais baixas sentem esse efeito mais fortemente e desaceleram mais do que frequências mais altas”, explicou Aggarwal em um artigo autoral publicado no site The Conversation.

“Os FRBs contêm uma gama de frequências, então a luz de maior frequência na explosão atinge a Terra antes das frequências mais baixas, causando a dispersão”, disse o pesquisador, que é um dos autores do novo estudo. “Isso permite que os cientistas usem a dispersão para estimar de quão longe da Terra um FRB se originou. Quanto mais esticado é uma FRB, mais plasma o sinal deve ter passado e mais longe a fonte deve estar”.

FRB190520 é uma rajada rápida de rádio repetitiva

A nova FRB descoberta por Aggarwal e sua equipe é chamada FRB190520. Eles a encontraram usando o Telescópio Esférico de Rádio de Abertura de 500 metros (FAST) da China, também conhecido como “Olho do Céu”.

“Uma coisa imediatamente interessante que percebemos sobre FRB190520 foi que ela é uma das únicas 24 FRBs que se repetem, e faz isso com muito mais frequência do que outros”, disse Aggarwal. “Ela produziu 75 rajadas em um período de seis meses em 2020”.

Nos gráficos da linha a, tem-se o espectro dinâmico de frequência de rajadas com evidências significativas de ampliação de pulso. Em b, estão exemplos de rajadas sem evidências significativas de ampliação de pulso. Crédito: K. Aggarwal et al.

A equipe usou, então, observações do radiotelescópio de última geração Very Large Array (VLA), do Novo México, nos EUA, para estudar mais sobre esta FRB e identificou com sucesso a localização de sua fonte — uma galáxia anã a cerca de 3 bilhões de anos-luz da Terra. “Foi então que começamos a perceber o quão verdadeiramente único e importante esta FRB é”, relatou Aggarwal.

Primeiro, eles descobriram que há um persistente, embora muito mais fraco, sinal de rádio sendo emitido por algo do mesmo lugar de onde veio a FRB190520. “Já que conseguimos identificar que a FRB veio de uma galáxia anã, fomos capazes de determinar exatamente quão longe essa galáxia está da Terra. Mas este resultado não fazia sentido”. 

Para surpresa dos pesquisadores, a estimativa de distância que eles fizeram usando a dispersão da FRB foi de 30 bilhões de anos-luz da Terra, a uma distância 10 vezes maior do que os 3 bilhões de anos-luz reais para a galáxia.

Os astrônomos só foram capazes de identificar a localização exata – e, portanto, a distância da Terra – de outras 19 fontes de FRB. Para o resto das FRBs conhecidas, os astrônomos têm que confiar apenas na dispersão para estimar sua distância de nosso planeta. 

“Para as FRBs com locais de origem conhecidos, as distâncias estimadas da dispersão são muito semelhantes às distâncias reais de suas galáxias de origem”, explicou Aggarwal. “Mas esta nova FRB mostra que as estimativas usando dispersão às vezes podem estar incorretas e jogar muitas suposições pela janela”.

O que vem por aí

Essa nova descoberta levanta algumas questões, como, por exemplo, se sinais de rádio persistentes são comuns, quais condições os produzem e se o mesmo fenômeno que produz FRBs é responsável pela emissão do sinal de rádio persistente.

Além disso, segundo Aggarwal, a razão pela qual a dispersão da FRB190520 foi muito maior do que deveria ser também é um grande mistério. “Foi devido a algo perto da FRB? Estava relacionado com a fonte de rádio persistente? Tem a ver com o assunto na galáxia de onde vem essa FRB? Todas essas perguntas não foram respondidas”, disse o pesquisador, revelando que ele e sua equipe vão se concentrar em estudar o fenômeno usando uma série de diferentes telescópios ao redor do mundo. 

“Ao estudar a FRB, sua galáxia e o ambiente espacial em torno de sua fonte, esperamos encontrar respostas para muitos dos mistérios que ela revelou”, disse ele.

Mais respostas também podem vir de outros estudos sobre esta e outras FRBs nos próximos anos. Quanto mais registros os astrônomos catalogarem, maiores são as chances de descobrir FRBs com propriedades interessantes que podem ajudar a desvendar esses fascinantes fenômenos astronômicos.

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