Um sinal de rádio cósmico disparou quase 2.000 vezes em apenas dois meses, levantando um mistério

0
118
Frame de uma animação da NASA de um magnetar emitindo uma poderosa erupção e rajada. (Créditos: NASA)

Traduzido por Julio Batista
Original de Michelle Starr para o ScienceAlert

Detectamos um novo sinal estranho do outro lado do abismo do tempo e do espaço.

Uma fonte repetida de rajadas rápidas de rádio (ou FRB, na sigla em inglês) detectada no ano passado foi registrada disparando 1.863 rajadas ao longo de 82 horas, em meio a um total de 91 horas de observação.

Esse comportamento hiperativo permitiu aos cientistas caracterizar não apenas a galáxia que hospeda a fonte e sua distância de nós, mas também qual é a fonte.

O objeto, chamado FRB 20201124A, foi detectado com o radiotelescópio esférico de abertura de quinhentos metros (FAST) na China e descrito em um novo paper liderado pelo astrônomo Heng Xu, da Universidade de Pequim, na China.

Até agora, a maioria das evidências aponta para um magnetar – uma estrela de nêutrons com campos magnéticos extraordinariamente fortes – como fonte de emissões de FRB como essa.

Se a FRB 20201124A é de fato de uma desses monstros cósmicos selvagens, parece um espécime incomum.

“Essas observações nos trouxeram de volta à prancheta”, disse o astrofísico Bing Zhang, da Universidade de Nevada, em Las Vegas (EUA).

“Está claro que as FRBs são mais misteriosas do que imaginávamos. Mais campanhas observacionais de vários comprimentos de onda são necessárias para desvendar ainda mais a natureza desses objetos”.

Rajadas rápidas de rádio têm sido uma fonte de perplexidade para os astrônomos desde que foram descobertas há 15 anos, em dados de arquivo que datam de 2001: um pico de emissão de rádio incrivelmente poderoso durando apenas um piscar de olhos.

Desde então, muitas outras foram detectadas: rajadas de ondas de rádio com duração de milissegundos, descarregando naquele momento tanta energia quanto 500 milhões de sóis.

A maioria dos registros foi de apenas uma rajada disparada, tornando-as desafiadoras para estudar (quanto mais entender). Um número quase escasso dessas rajadas foi detectado repetindo, o que ajudou os cientistas pelo menos a rastreá-las até as galáxias hospedeiras.

Então, em 2020, um avanço. Pela primeira vez, uma rajada rápida de rádio foi detectada na Via Láctea – levando os astrofísicos a rastrear o fenômeno até a atividade do magnetar.

Este exemplo extraordinário de FRB mais recente é outro exemplo de repetidor raro. Em menos de dois meses de observação, a FRB 20201124A deu aos astrônomos a maior amostra de dados de rajada rápida de rádio com polarização do que qualquer outra fonte de FRB.

A polarização refere-se à orientação das ondas de luz no espaço tridimensional. Ao examinar o quanto essa orientação mudou desde que a luz deixou sua fonte, os cientistas podem entender o ambiente pelo qual ela passou. A polarização forte sugere um ambiente magnético poderoso, por exemplo.

Com base na riqueza de dados fornecidos pelo FRB 20201124A, os astrônomos conseguiram inferir que a fonte é um magnetar.

Mas havia algo estranho. A maneira como a polarização mudou ao longo do tempo sugeriu que a força do campo magnético e a densidade das partículas ao redor do magnetar estavam oscilando.

“Eu equiparo isso a filmar um filme dos arredores de uma fonte da FRB, e nosso filme revelou um ambiente magnetizado complexo, em evolução dinâmica que nunca foi imaginado antes”, explicou Zhang.

“Tal ambiente não é esperado diretamente para um magnetar isolado. Algo mais pode estar nas proximidades do motor da FRB, possivelmente um companheiro binário.”

Essa companheira, sugerem os dados, pode ser uma estrela quente e azul do tipo Be, que é frequentemente encontrada em companheiras de estrelas de nêutrons. A evidência disso foi apresentada em um paper separado, liderado pelo astrônomo Fayin Wang, da Universidade de Nanjing, na China.

Mas havia algo mais peculiar, também.

Como um tipo de estrela de nêutrons, os magnetares são os núcleos colapsados ​​de estrelas massivas que, tendo ficado sem combustível para queimar e fornecer pressão externa, colapsam sob sua própria gravidade.

Essas estrelas queimam seu combustível rapidamente e têm vida curta, expelindo seu material externo em uma supernova à medida que o núcleo colapsa.

Como suas vidas são tão breves, acredita-se que esses jovens magnetares sejam encontrados em regiões onde a formação de estrelas ainda está ocorrendo. As estrelas vivem suas curtas vidas e morrem, criando mais nuvens de material para dar à luz mais estrelas. É um belo círculo cósmico da vida.

Mas a FRB 20201124A foi encontrada em uma galáxia muito parecida com a Via Láctea. Não há muita formação de estrelas acontecendo aqui na nossa região, então também não deve haver um boom no nascimento de estrelas perto da nossa nova amiga incomum FRB.

A FRB 20201124A não é a única fonte de FRB encontrada em uma galáxia relativamente desprovida de formação estelar.

A contagem crescente sugere que há alguma informação vital que podemos estar perdendo, algum buraco em nossa compreensão das FRBs de magnetares, como eles se formam e os locais em que residem.

Mas a caracterização da fonte significa que temos um novo lugar para procurar respostas. O trabalho de Wang e seus colegas sugere que os sistemas de binários de estrela Be de nêutrons podem ser um dos melhores lugares para procurar sinais de rajadas rápidas de rádio.

Os dois papers foram publicados na NatureNature Communications.