É oficial: a rajada rápida de rádio vinda de dentro de nossa galáxia está se repetindo

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Impressão artística de um magnetar. Crédito: Sophia Dagnello.

Por Michelle Starr
Publicado na ScienceAlert

O primeiro objeto dentro da Via Láctea pego emitindo rajadas rápidas de rádio é oficialmente repetível.

Em um novo artigo revisado por pares, SGR 1935+2154 foi descrito emitindo dois sinais de rádio mais poderosos consistentes com aqueles vistos de fontes extragalácticas.

Os novos sinais, no entanto, não têm todos a mesma força. Isso sugere que pode haver mais de um processo dentro dos magnetares capazes de produzir essas rajadas enigmáticas – e que SGR 1935+2154 pode ser um sonho se tornado realidade, um excelente laboratório para compreendê-los.

As rajadas rápidas de rádio têm sido um quebra-cabeça desde sua descoberta em 2007. São rajadas de energia extremamente poderosas apenas em frequências de rádio, durando apenas milissegundos no máximo. E houveram várias dificuldades em descobrir o que eram.

Até abril deste ano, as rajadas rápidas de rádio (FRB, na sigla em inglês) só tinham sido detectadas vindo de fora da Via Láctea, milhões de anos-luz de distância – longe demais para que pudéssemos, no máximo, rastreá-las até uma região geral em outra galáxia. No entanto, para a maioria delas, não temos sido capazes de fazer algo semelhante.

E, embora algumas tenham sido detectadas em repetição, a maioria das fontes de FRB foi detectada em um flare apenas uma vez – o que torna a tarefa ainda mais difícil (mas não impossível) de rastrear.

No entanto, embora apenas algumas FRBs tenham sido rastreadas até uma galáxia de origem, os astrônomos não estavam próximos de confirmar uma fonte definitiva dos sinais – pelo menos, até SGR 1935+2154.

Em 28 de abril de 2020, uma estrela morta e altamente magnetizada dentro de nossa própria galáxia, a apenas 30.000 anos-luz de distância, foi registrada emitindo uma rajada incrivelmente poderosa de ondas de rádio com duração de milissegundos.

Depois que o sinal foi corrigido para a distância, os astrônomos descobriram que ela não era tão poderosa quanto as FRBs extragaláticas, mas todo o resto se encaixava no perfil. O evento foi oficialmente confirmado como FRB no início deste mês e recebeu um nome – FRB 200428.

Desde então, os astrônomos têm observado atentamente a FRB 200428. E, com certeza, em 24 de maio de 2020, o Radiotelescópio de Síntese de Westerbork, na Holanda, captou duas rajadas rápidas de rádio de milissegundos do magnetar, com 1,4 segundos de intervalo.

Um sinal de FRB muito mais fraco também foi detectado pelo Radiotelescópio Esférico com 500 metros de Abertura (FAST), na China, em 3 de maio.

E esses três novos sinais já estão nos dizendo muito, conforme descrito em um paper liderado pelo astrofísico Franz Kirsten, da Universidade Técnica Chalmers, na Suécia.

As rajadas iniciais de abril da FRB 200428 foram extremamente brilhantes – uma fluência combinada de 700 kilojansky milissegundos. Os três sinais de acompanhamento foram muito mais fracos.

O do FAST foi o mais fraco, a 60 milissegundos milissegundos. Os dois sinais de Westerbork foram 110 milissegundos jansky e 24 milissegundos jansky, respectivamente.

É uma grande variedade de intensidade do sinal e não está claro o porquê.

“Supondo que um único mecanismo de emissão seja responsável por todas as rajadas rápidas de rádio relatadas do SGR 1935+2154, ele deve ser de tal tipo que a taxa de rajada seja quase independente da quantidade de energia emitida em mais de sete ordens de magnitude”, escreveram os pesquisadores em seu artigo.

“Alternativamente, diferentes partes do cone de emissão podem cruzar nossa linha de visão se a direção do feixe mudar notavelmente com o tempo”.

Os magnetares são monstros estranhos. Eles são um tipo de estrela de nêutrons – o minúsculo núcleo colapsado de uma estrela morta, com cerca de 1,1 a 2,5 vezes a massa do Sol, mas compactado em uma esfera de apenas 20 quilômetros de diâmetro.

Os magnetares ainda possuem um campo magnético insanamente poderoso – cerca de 1.000 vezes mais poderoso do que o de uma estrela de nêutrons normal e um quatrilhão de vezes mais poderoso do que o da Terra.

Não sabemos realmente como eles se formam (evidências recentes sugerem que estrelas de nêutrons em colisão podem ser uma maneira), mas sabemos que eles passam por períodos de intensa atividade e interrupção.

Conforme a gravidade força o interior para tentar manter a estrela unida, o campo magnético é puxado para fora, distorcendo a forma do magnetar. Acredita-se que as duas forças competidoras produzam instabilidades, tremores e erupções magnetares, geralmente observados em raios-X de alta energia e radiação gama.

O SGR 1935+2154 é conhecido por passar por períodos de atividade de raios-X. Isso é bastante normal para um magnetar. Mas a primeira FRB – aquela de 28 de abril – também foi acompanhada por um sinalizador de raios-X, algo que nunca tinha sido visto antes em uma FRB. Os três novos sinais, no entanto, não mostraram sinais de contrapartes de raios-X.

E, quando a equipe trabalhou na direção oposta, estudando dados de raios-X do magnetar para tentar faz conexões com as contrapartes de rádio, eles também não encontraram nada lá.

“Portanto, parece que a maioria das rajadas de raios-X/gama não está associada à emissão de rádio pulsada”, escreveram os pesquisadores.

“Os parâmetros e fluências que medimos para as rajadas de raios-X são consistentes com os valores típicos observados no SGR 1935+2154, combinando com a ideia de que as rajadas rápidas de rádio estão associadas a rajadas de raios-X atípicas e mais fortes”.

E algumas perguntas permanecem. Algumas fontes de rajadas rápidas de rádio exibem periodicidade – um padrão – em seus sinais.

Não vimos isso no SGR 1935+2154. É possível que não tenhamos dados suficientes. É possível que essas FRBs periódicas estejam em sistemas binários. E é eminentemente possível que magnetares sejam apenas uma fonte de FRBs, e outras ainda precisam ser descobertas.

Porém, não há como deixar de lado o magnetar.

Em 8 de outubro de 2020, ele foi registrado emitindo mais três rajadas rápidas de rádio, em um período de três segundos. Esses dados ainda estão em análise, mas marcam o início de uma boa coleção de sinais que podem nos ajudar a procurar padrões ou pistas sobre o comportamento do magnetar (outro paper recente sugere que os tremores magnetares são os responsáveis).

“Portanto, SGR 1935+2154 não é um análogo perfeito da população de FRB extragaláctica. No entanto, os magnetares podem explicar de forma plausível os diversos fenômenos observados de FRBs”, escreveram os pesquisadores em seu artigo.

“Talvez as fontes de FRB distantes e periodicamente ativas sejam muito mais brilhantes e ativas, pois são substancialmente mais jovens do que SGR 1935+2154 e porque suas magnetosferas são perturbadas pelo vento ionizado de um companheiro próximo. Da mesma forma, talvez as FRBs não repetíveis sejam mais antigas, não interativas e, portanto, menos ativas. A caracterização detalhada dos ambientes locais das FRBs é crítica para investigar essas possibilidades”.

A pesquisa foi publicada na Nature Astronomy.