Traduzido por Julio Batista
Original de Clancy William James para o The Conversation
Acabamos de publicar evidências na Nature Astronomy sobre o que pode estar produzindo rajadas misteriosas de ondas de rádio vindas de galáxias distantes, conhecidas como rajadas rápidas de rádio.
Duas estrelas de nêutrons em colisão – cada uma com o núcleo superdenso de uma estrela que explodiu – produziram uma explosão de ondas gravitacionais quando se fundiram em uma estrela de nêutrons “supramassiva”. Descobrimos que duas horas e meia depois elas produziram uma rajada rápida de rádio quando a estrela de nêutrons entrou em colapso em um buraco negro.
Ou assim pensamos. A principal evidência que confirmaria ou refutaria nossa teoria – um flash óptico ou de raios gama vindo da direção da rápida rajada de rádio – desapareceu há quase quatro anos. Em alguns meses, poderemos ter outra chance de descobrir se estamos corretos.
Breve e poderoso
Rajadas rápidas de rádio são pulsos incrivelmente poderosos de ondas de rádio do espaço que duram cerca de um milésimo de segundo. Usando dados de um radiotelescópio na Austrália, o Australian Square Kilometer Array Pathfinder (ASKAP), os astrônomos descobriram que a maioria das rajadas rápidas de rádio vem de galáxias tão distantes que a luz leva bilhões de anos para chegar até nós. Mas o que produz essas rajadas de ondas de rádio tem intrigado os astrônomos desde a detecção inicial em 2007.
A melhor pista vem de um objeto em nossa galáxia conhecido como SGR 1935+2154. É um magnetar, que é uma estrela de nêutrons com campos magnéticos cerca de um trilhão de vezes mais forte que um imã de geladeira. Em 28 de abril de 2020, produziu uma violenta rajada de ondas de rádio – semelhante a uma rajada rápida de rádio, embora menos potente.
Os astrônomos previram há muito tempo que duas estrelas de nêutrons – uma binária – se fundindo para produzir um buraco negro também deveriam produzir uma rajada de ondas de rádio. As duas estrelas de nêutrons serão altamente magnéticas e os buracos negros não podem ter campos magnéticos. A ideia é que o súbito desaparecimento dos campos magnéticos quando as estrelas de nêutrons se fundem e colapsam em um buraco negro produzem uma rápida rajada de rádio. Campos magnéticos variáveis produzem campos elétricos – é assim que a maioria das estações de energia produz eletricidade. E a enorme mudança nos campos magnéticos no momento do colapso poderia produzir os intensos campos eletromagnéticos de uma rajada rápida de rádio.
A busca pela prova definitiva
Para testar essa ideia, Alexandra Moroianu, estudante de mestrado na Universidade da Austrália Ocidental, procurou estrelas de nêutrons em fusão detectadas pelo Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro Laser (LIGO) nos EUA. As ondas gravitacionais que o LIGO procura são ondulações no espaço-tempo, produzidas pelas colisões de dois objetos massivos, como estrelas de nêutrons.
O LIGO encontrou duas fusões binárias de estrelas de nêutrons. Crucialmente, a segunda, conhecido como GW190425, ocorreu quando um novo telescópio de caça de rajadas rápidas de rádio chamado CHIME também estava operacional. No entanto, por ser novo, o CHIME demorou dois anos para liberar seu primeiro lote de dados. Quando fez isso, Moroianu identificou rapidamente uma rajada rápida de rádio chamada FRB 20190425A, que ocorreu apenas duas horas e meia após GW190425.
Por mais empolgante que fosse, havia um problema – apenas um dos dois detectores do LIGO estava funcionando na época, tornando muito incerto de onde exatamente GW190425 havia vindo. Na verdade, havia 5% de chance de que isso pudesse ser apenas uma coincidência.
Pior ainda, o satélite Fermi, que poderia ter detectado os raios gama da fusão – a “prova definitiva” que confirma a origem do GW190425 – foi bloqueado pela Terra na época.
Dificilmente será uma coincidência
No entanto, a pista crítica era que as rajadas rápidas de rádio rastreiam a quantidade total de gás pelo qual passaram. Sabemos disso porque as ondas de rádio de alta frequência viajam mais rapidamente através do gás do que as ondas de baixa frequência, de modo que a diferença de tempo entre elas nos diz a quantidade de gás.
Como conhecemos a densidade média do gás do Universo, podemos relacionar esse conteúdo de gás à distância, o que é conhecido como relação de Macquart. E a distância percorrida pela FRB 20190425A foi quase perfeita para a distância até GW190425. Bingo!
Então descobrimos a fonte de todas as rajadas rápidas de rádio? Não. Não há estrelas de nêutrons em fusão suficientes no Universo para explicar o número de rajadas rápidas de rádio – algumas ainda devem vir de magnetares, como SGR 1935+2154.
E mesmo com todas as evidências, ainda há uma chance em 200 de que tudo isso seja uma grande coincidência. No entanto, o LIGO e outros dois detectores de ondas gravitacionais, Virgo e KAGRA, voltarão a funcionar em maio deste ano e estarão mais sensíveis do que nunca, enquanto o CHIME e outros radiotelescópios estão prontos para detectar imediatamente quaisquer rajadas rápidas de fusões de estrelas de nêutrons.
Em alguns meses, poderemos descobrir se fizemos uma descoberta importante – ou se foi apenas um flash na panela.
