As explosões rápidas de rádio (FRBs) tornaram-se o principal foco de pesquisa na década passada. Na radioastronomia, esse fenômeno refere-se a pulsos de rádio transitórios vindos de fontes cosmológicas distantes, que normalmente duram apenas alguns milissegundos em média. Desde que o primeiro evento foi detectado em 2007 (o "Lorimer Burst"), trinta e quatro FRBs foram observados, mas os cientistas ainda não sabem ao certo o que os causa.
Com teorias que variam de estrelas explosivas e buracos negros a pulsares e magnetares - e até mensagens provenientes de inteligências extraterrestres (ETIs) - os astrônomos estão determinados a aprender mais sobre esses sinais estranhos. E graças a um novo estudo realizado por uma equipe de pesquisadores australianos, que usaram o ASKAP (Australia Square Kilometer Array Pathfinder), o número de fontes conhecidas de FRBs quase dobrou.
O estudo que detalha sua pesquisa, que apareceu recentemente na revista Natureza, foi liderado pelo Dr. Ryan Shannon - pesquisador da Universidade de Tecnologia de Swinburne e do Centro de Excelência OzGrav ARC - e incluiu membros do Centro Internacional de Pesquisa em Radioastronomia (ICRAR), da National Telescope National Facility (ATNF), o ARC Centro de Excelência em Astrofísica All-Sky (CAASTRO) e várias universidades.
Como afirmam em seu estudo, as tentativas de entender os FRBs como um todo foram prejudicadas por vários fatores. Por um lado, pesquisas anteriores foram realizadas com telescópios que variam em termos de sensibilidade, em uma variedade de diferentes frequências de rádio e em ambientes com diferentes níveis de interferência de radiofrequência - que são o resultado da atividade humana.
Segundo, pesquisas anteriores foram complicadas pela natureza transitória das fontes e pela baixa resolução angular dos instrumentos de detecção, o que resultou em incerteza no que diz respeito às fontes de FRBs e seu brilho. Para resolver isso, a equipe realizou uma pesquisa de rádio de campo amplo e bem controlada para uma série de explosões descobertas em 2016 e localizadas em uma galáxia anã localizada a 3,7 bilhões de anos-luz de distância.
A equipe conduziu essa pesquisa usando o array ASKAP, o telescópio de pesquisa por rádio mais rápido do mundo, localizado no oeste da Austrália. Projetado e projetado pela Organização de Pesquisa Científica e Industrial da Commonwealth (CSIRO), o conjunto ASKAP é composto por 36 antenas de "antena parabólica" espalhadas por um trecho de terreno medindo 6 km (3,7 milhas) de diâmetro.
Usando essa matriz, que é o precursor do futuro telescópio Square Kilometer Array (SKA), a equipe de pesquisa pesquisou as explosões provenientes dessa fonte cosmológica distante. Além de encontrar mais FRBs em um único ano do que qualquer pesquisa anterior, eles também observaram que os sinais vinham de fontes muito mais distantes do que se pensava anteriormente. Como o Dr. Shannon explicou em um comunicado de imprensa do ICRAR:
“Encontramos 20 rajadas rápidas de rádio em um ano, quase dobrando o número detectado em todo o mundo desde que foram descobertas em 2007. Usando a nova tecnologia do Australia Square Kilometer Array Pathfinder (ASKAP), também provamos que rajadas rápidas de rádio estão vindo do outro lado do Universo e não do nosso próprio bairro galáctico. ”
As observações de acompanhamento realizadas entre 8 e 46 dias após as detecções iniciais descobriram que nenhuma das explosões estava se repetindo. As 20 explosões detectadas também incluíram as fontes mais próximas já observadas, sem mencionar as mais brilhantes. Suas descobertas também demonstraram que há uma relação entre dispersão e brilho da explosão, bem como intensidade e distância.
A razão para isso tem a ver com o fato de que rajadas mais distantes viajam bilhões de anos-luz antes de chegar à Terra. No curso de sua jornada, eles passam por material localizado entre a fonte e a Terra (como nuvens de gás), o que tem efeito sobre elas. Como explicou o Dr. Jean-Pierre Macquart, da Universidade Curtin do ICRAR e co-autor do artigo,
“Cada vez que isso acontece, os diferentes comprimentos de onda que compõem uma explosão são diminuídos em diferentes quantidades. Eventualmente, a explosão atinge a Terra com sua extensão de comprimentos de onda chegando ao telescópio em momentos ligeiramente diferentes, como nadadores na linha de chegada. Cronometrar a chegada dos diferentes comprimentos de onda nos diz quanto material a explosão percorreu em sua jornada. E como mostramos que as explosões rápidas de rádio vêm de longe, podemos usá-las para detectar toda a matéria que falta no espaço entre galáxias - o que é uma descoberta realmente emocionante. ”
Graças a esse último grupo de descobertas, os cientistas agora entendem que os FRBs que foram detectados até agora se originaram do outro lado do cosmos, e não dentro de nossa galáxia. No entanto, ainda não estamos mais perto de determinar o que os causa ou de que galáxias eles vêm. Mas com uma amostra de pesquisa que agora consiste em 48 detecções, é provável que os pesquisadores aprendam muito mais nos próximos anos.
Para o Dr. Shannon e sua equipe de pesquisa, o próximo desafio será identificar a localização das explosões no céu. "Conseguiremos localizar as explosões em mais de um milésimo de grau", disse ele. "Trata-se da largura de um cabelo humano visto a dez metros de distância e bom o suficiente para amarrar cada explosão a uma galáxia em particular".
Enquanto isso, o estudo de FRBs também deve levar a grandes avanços na astronomia. Uma equipe de pesquisadores do CSIRO já usou o Observatório Parkes, na Austrália, para detectar um FRB em 2016, que foi observado por vários observatórios em todo o mundo. Como resultado, a equipe conseguiu identificar a fonte (uma galáxia elíptica a 6 bilhões de anos-luz de distância) e determinar o desvio para o vermelho do sinal.
Esse feito sem precedentes permitiu à equipe de pesquisa medir a densidade da matéria intermediária entre esta galáxia e a Terra, o que confirmou que nossos modelos atuais para medir a densidade de matéria no Universo estão corretos. Em outras palavras, a equipe foi capaz de encontrar a “matéria que faltava” do Universo usando FRBs como bastão de medição. Ou como o Dr. Jean-Pierre Macquart, professor sênior da Universidade Curtin e um dos cientistas responsáveis pela descoberta, colocaram:
“[FRBs] são, com efeito, laboratórios de física que sondam extremos de matéria e energia que não podemos acessar em laboratórios terrestres. E é precisamente esse tipo de física que impulsionará os avanços futuros da tecnologia nas próximas gerações. ”
Pesquisas recentes também determinaram que os FRBs são um evento cosmológico muito comum, ocorrendo cerca de uma vez a cada segundo em nosso Universo. Com poderosas ferramentas de observação entrando em breve - como o Square Kilometer Array (SKA), o Large Latin American Millimeter Array (LLAMA) e o Qitai 110m Radio Telescope - os cientistas certamente observarão muito mais FBRs no futuro próximo.
A cada nova detecção, podemos aprender mais sobre o que causa esses flashes estranhos e como eles podem ser usados para desvendar os mistérios do nosso Universo. Enquanto isso, verifique esta entrevista com o Dr. Shannon e a equipe de descoberta, cortesia do CSIRO:
