Impressão artística do radiotelescópio australiano SKA Pathfinder (ASKAP) da CSIRO, encontrando uma rápida explosão de rádio e determinando sua localização precisa. Os telescópios ópticos KECK, VLT e Gemini South juntaram-se à ASKAP com observações de acompanhamento para visualizar a galáxia hospedeira.
(Imagem: © CSIRO / Andrew Howells)
Os astrônomos estão começando a adquirir os bens de um dos fenômenos mais misteriosos do universo.
Pela segunda vez, os pesquisadores identificaram a localização de uma rápida explosão de rádio (FRB), uma explosão super breve que libera tanta energia em 1 milissegundo quanto o sol da Terra em quase um século.
A única explosão, previamente identificada, conhecida como FRB 121102, é um raro "repetidor", que explodiu dezenas de vezes nos últimos anos. Mas a explosão recente é um membro da classe "pontual" muito mais comumente observada. Sua descoberta, anunciada hoje (27 de junho) na revista Science, mostra que essas bestas indescritíveis podem ser rastreadas e rastreadas, potencialmente permitindo que os astrônomos finalmente descubram o que os causa.
"Este é o grande avanço que o campo aguarda desde que os astrônomos descobriram explosões rápidas de rádio em 2007", disse o autor principal do estudo, Keith Bannister, da Organização de Pesquisa Científica e Industrial da Commonwealth (CSIRO), em comunicado. (CSIRO é a agência nacional de ciências da Austrália.)
Bannister e seus colegas encontraram a FRB usando o Australian Square Kilometer Array Pathfinder (ASKAP), uma rede de 36 radiotelescópios no Observatório de Radioastronomia Murchison da CSIRO, na Austrália Ocidental. Eles detectaram a explosão em 24 de setembro de 2018, que explica seu nome - FRB 180924. (O repetidor FRB 121102 foi detectado pela primeira vez em 2012, como você já deve ter imaginado).
Isso já foi empolgante, dado que a contagem total de FRBs conhecidas era de 85. (Apenas dois deles são repetidores.) Mas a equipe abriu novos caminhos ao rastrear sua descoberta até a fonte.
Os pesquisadores desenvolveram uma nova técnica que reconheceu automaticamente o FRB 180924 menos de 300 milissegundos após a explosão atingir as placas ASKAP. Essa velocidade era essencial, porque a equipe precisava acessar dados substituídos a cada 3,1 segundos.
Os cientistas então mediram as pequenas diferenças no tempo de chegada do FRB 180924 aos 36 pratos ASKAP até cerca de 1/100 de um nanossegundo. A comparação dessas diferenças permitiu determinar a fonte da explosão no céu com uma precisão de 0,00002 graus - equivalente à largura de um cabelo humano, visto a 200 metros de distância.
Essa fonte fica nos arredores de uma grande galáxia chamada DES J214425.25-405400.81. Pouco se sabia sobre essa galáxia, então os pesquisadores a caracterizaram usando observações ópticas do telescópio Keck II no Havaí e do Very Large Telescope e do Gemini South, ambos no Chile.
A equipe do estudo determinou que o DES J214425.25-405400.81 fica a cerca de 3,6 bilhões de anos-luz da Terra. Além disso, a galáxia é cerca de 1.000 vezes mais massiva e está formando estrelas muito menos ativamente do que o anão que hospeda o FRB 121102 (que fica a cerca de 3 bilhões de anos-luz da Terra).
E o FRB 121102 fica perto do centro de sua galáxia, a região onde provavelmente está um buraco negro supermassivo.
Essas diferenças são importantes porque mostram "que os FRBs podem vir de uma enorme variedade de tipos de galáxias e ambientes", disse Bannister ao Space.com por e-mail. "Eles não parecem precisar de condições muito especiais para ocorrer".
A localização do FRB 180924 também oferece algumas pistas sobre os processos misteriosos que conduzem os FRBs. Por exemplo, Bannister disse que buracos negros supermassivos são descartados para essa explosão em particular, dada a sua distância considerável (13.000 anos-luz) do núcleo galáctico.
De fato, o novo estudo pode estimular um repensar significativo da geração de FRB, disseram os membros da equipe.
"O modelo mais confiável para explosões, construído para explicar o repetidor, sugere que eles sejam produzidos por magnetares jovens (estrelas de nêutrons altamente magnetizadas)", disse ao Space.com o co-autor Ryan Shannon, da Universidade de Tecnologia Swinburne, em Melbourne, ao Space.com.
"Esses magnetares são preferencialmente formados em pequenas galáxias anãs, como a do hospedeiro FRB 121102", acrescentou Shannon. "Ou o modelo precisa ser relaxado para permitir a produção de explosões em uma diversidade de ambientes, ou existem dois mecanismos para produzir explosões".
(Sempre existe a possibilidade de os FRBs serem gerados por civilizações avançadas, é claro. Mas isso é um tiro no escuro, como costumam ocorrer invocações alienígenas.)
Os modelos ficarão cada vez mais fortes à medida que mais e mais FRBs forem identificados usando os métodos pioneiros de Bannister e sua equipe. E há outras implicações interessantes da descoberta também.
Por exemplo, a quantidade de gás que os FRBs viajam é codificada nos sinais das explosões, disse Bannister. A galáxia de origem do FRB 180924 possui relativamente pouco gás, portanto a maior parte das informações codificadas da explosão foi, portanto, transmitida pelo gás no meio intergaláctico.
O gás que fica entre as galáxias é muito difícil de estudar porque não brilha - mas os astrônomos podem agora ter uma maneira viável de vê-lo.
"Demonstramos que é tecnicamente possível capturar explosões pontuais e que elas são sondas limpas do meio intergaláctico", disse Shannon.
"O próximo passo é ver se outras explosões pontuais são como FRB 180924 (originárias de galáxias massivas) ou se são mais como o primeiro repetidor", acrescentou. "Eu acho que eles serão como 180924, e poderemos abrir uma nova janela na teia cósmica quase invisível".
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