Um sinal de rádio bizarro do espaço profundo foi detectado batendo como um coração

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O grande radiotelescópio e uma ilustração do sinal. (Créditos: CHIME/MIT)

Traduzido por Julio Batista
Original de Michelle Starr para o ScienceAlert

Um novo sinal de rádio do espaço profundo está mais uma vez desafiando nossa compreensão desses fenômenos misteriosos.

Essa nova rajada rápida de rádio, chamada FRB 20191221A, não é apenas outro sinal repetidor extremamente raro, mas também não é tão rápido: os flashes de rádio recebidos no espaço intergaláctico têm três segundos de duração, cerca de 1.000 vezes mais que a média.

No entanto, rajadas de radiação de maior intensidade ocorrem a cada 0,2 segundos dentro dessa janela de três segundos – algo nunca antes visto em uma rajada rápida de rádio.

A detecção foi feita pelo detector CHIME em dezembro de 2019, e os cientistas souberam imediatamente que estavam em algo muito peculiar.

“Foi incomum”, disse o astrofísico Daniele Michilli, do Instituto Kavli de Astrofísica e Pesquisa Espacial do MIT.

“Não só era muito longa, durando cerca de três segundos, mas havia picos periódicos que eram notavelmente precisos, emitindo cada fração de segundo – boom, boom, boom – como um batimento cardíaco. Esta é a primeira vez que o sinal em si é periódico.”

Rajadas rápidas de rádio são um dos mistérios cósmicos atuais mais fascinantes. Elas são rajadas de radiação extremamente poderosas em comprimentos de onda de rádio que disparam do espaço intergaláctico em um espaço de tempo muito curto – geralmente milissegundos de duração. Dentro desse breve piscar de tempo, a rajada emite tanta energia quanto 500 milhões de sóis.

A maioria das rajadas de rádio rápidas disparam apenas uma vez, e não foram ouvidas desde então. Estas são impossíveis de prever; para detectar uma, só temos que esperar que ocorra quando temos um radiotelescópio apontado na direção certa (embora projetos com CHIME, com uma grande área de visualização, estejam ajudando imensamente nesse sentido). Estas são o tipo mais comum de rajada rápida de rádio.

Muito mais raramente, sinais repetidos são recebidos de um único ponto no céu. Estas são as rajadas rápidas de rádio repetidas. Como elas se repetem, os cientistas podem apontar um telescópio para o céu e estudar os sinais com muito mais detalhes.

Não está claro, no entanto, se o mesmo mecanismo é responsável por todas as rajadas rápidas de rádio.

Eles podem variar em intensidade, comprimento de onda, polarização e dispersão. Uma rajada rápida de rádio contém uma pista significativa: em 2020, pela primeira vez, uma rajada rápida de rádio foi detectada vindo de dentro da Via Láctea. Foi rastreado até um tipo de estrela de nêutrons chamada magnetar, sugerindo que esses objetos ultradensos e altamente magnetizados podem ser responsáveis ​​por pelo menos algumas rajadas de rádio rápidas.

“O CHIME agora detectou muitas rajadas rápidas de rádio com propriedades diferentes”, disse Michilli. “Vimos algumas que vivem dentro de nuvens muito turbulentas, enquanto outras parecem estar em ambientes limpos. Pelas propriedades desse novo sinal, podemos dizer que ao redor dessa fonte existe uma nuvem de plasma que deve ser extremamente turbulenta.”

Quanto ao que é, os sinais ainda apontam para uma estrela de nêutrons de algum tipo (desculpe, ainda não são alienígenas).

Estrelas de nêutrons são os núcleos colapsados ​​de estrelas massivas que terminaram suas vidas e ejetaram a maior parte de seu material para o espaço. Não mais suportado pela pressão externa da fusão, o núcleo colapsa em um objeto incrivelmente denso, com cerca de 20 quilômetros de diâmetro, mas com até 2,3 vezes a massa do Sol.

Magnetares são um tipo de estrela de nêutrons com um campo magnético insanamente forte. Por causa da atração externa desse campo magnético competindo com a atração interna da gravidade, os magnetares periodicamente explodem em terremotos maciços.

Os pulsares são estrelas de nêutrons que ejetam feixes de emissão de rádio de seus polos, girando a velocidades de escalas de milissegundos para que o feixe pareça pulsar. Michilli e seus colegas analisaram as rajadas do FRB 20191221A e encontraram características em comum com a emissão de magnetares e pulsares.

Há apenas um problema: embora não esteja claro o quão longe a FRB 20191221A viajou, ela provavelmente veio de outra galáxia, e sua rajada parece ser mais de um milhão de vezes mais brilhante que os magnetares e pulsares em nossa própria galáxia.

“Não há muitas coisas no Universo que emitem sinais estritamente periódicos”, explicou Michilli. “Exemplos que conhecemos em nossa própria galáxia são pulsares de rádio e magnetares, que giram e produzem uma emissão semelhante a um farol. E achamos que esse novo sinal pode ser um magnetar ou um pulsar ‘com esteroides’.”

A equipe espera que eles possam capturar mais algumas erajadas da fonte misteriosa do FRB 20191221A para delimitar tanto de onde vem quanto o que pode estar causando isso. Por sua vez, isso pode nos ajudar a entender melhor as estrelas de nêutrons.

“Esta detecção levanta a questão do que poderia causar este sinal extremo que nunca vimos antes, e como podemos usar este sinal para estudar o Universo”, disse Michilli. “Os futuros telescópios prometem descobrir milhares de rajadas rápidas de rádio por mês e, nesse ponto, podemos encontrar muito mais desses sinais periódicos”.

A pesquisa foi publicada na Nature.