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ASTRÓNOMOS DETETAM UM "BATIMENTO CARDÍACO" DE RÁDIO A MILHARES DE MILHÕES DE ANOS-LUZ DA TERRA
19 de julho de 2022

 


Utilizando o grande radiotelescópio CHIME, os astrónomos detetaram um sinal de rádio persistente de uma galáxia distante que parece piscar com uma regularidade surpreendente.
Crédito: CHIME; fundo editado pelo MIT

 

Astrónomos de universidades dos EUA e do Canadá detetaram um estranho e persistente sinal de rádio de uma galáxia longínqua que parece estar a piscar com surpreendente regularidade.

O sinal está classificado como um FRB ("fast radio burst", português para "rajada rápida de rádio") - uma explosão intensamente forte de ondas de rádio de origem astrofísica desconhecida, que tipicamente dura no máximo alguns milissegundos. Contudo, este novo sinal persistiu por até três segundos, cerca de 1000 vezes mais do que o FRB médio. Dentro desta janela, a equipa detetou explosões de ondas de rádio que se repetem a cada 0,2 segundos num padrão periódico claro, semelhante a um coração palpitante.

Os investigadores rotularam o sinal de FRB 20191221A e é atualmente o FRB mais longo, com o padrão periódico mais claro, detetado até à data.

A fonte do sinal encontra-se numa galáxia distante, a vários milhares de milhões de anos-luz da Terra. Exatamente o que essa fonte pode ser permanece um mistério, embora os astrónomos suspeitem que o sinal possa emanar de um pulsar de rádio ou de um magnetar, ambos tipos de estrelas de neutrões - núcleos colapsados de estrelas gigantes, extremamente densos e com rápida rotação.

"Não há muitas coisas no Universo que emitam sinais estritamente periódicos", diz Daniele Michilli, pós-doc do Instituto Kavli para Astrofísica e Investigação Espacial do MIT (Massachusetts Institute of Technology). "Exemplos que conhecemos na nossa própria Galáxia são os pulsares de rádio e magnetares, que giram e produzem uma emissão de feixes semelhantes a um farol. E pensamos que este novo sinal poderia ser um magnetar ou um pulsar em esteroides".

A equipa espera detetar mais sinais periódicos provenientes desta fonte, que poderiam então ser utilizados como um relógio astrofísico. Por exemplo, a frequência das explosões, e como estas mudam à medida que a fonte se afasta da Terra, poderia ser utilizada para medir a velocidade a que o Universo se está a expandir.

"Boom, boom, boom"

Desde que o primeiro FRB foi descoberto em 2007, centenas de flashes de rádio semelhantes foram detetados em todo o Universo, mais recentemente pelo CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment), um radiotelescópio interferométrico que consiste em quatro grandes refletores parabólicos que está localizado no DRAO (Dominion Radio Astrophysical Observatory), Colúmbia Britânica, Canadá.

O CHIME observa continuamente o céu enquanto a Terra gira e foi concebido para captar ondas de rádio emitidas pelo hidrogénio nas fases mais precoces do Universo. O telescópio também é sensível a rajadas rápidas de rádio e, desde que começou a observar o céu em 2018, o CHIME detetou centenas de FRBs que emanam de diferentes partes do céu.

A grande maioria dos FRBs observados até à data são de um só impulso - explosões ultrabrilhantes de ondas de rádio que duram alguns milissegundos antes de desaparecerem. Recentemente, os investigadores descobriram os primeiros FRBs periódicos que pareciam emitir um padrão regular de ondas de rádio. Este sinal consistia de uma janela de quatro dias de explosões aleatórias que depois se repetiam a cada 16 dias. Este ciclo de 16 horas indicava um padrão periódico de atividade, embora o sinal das rajadas de rádio fosse aleatório em vez de periódico.

No dia 21 de dezembro de 2019, o CHIME captou um sinal de um potencial FRB, o que chamou imediatamente a atenção de Michilli, que estava a analisar os dados recebidos.

"Foi invulgar", recorda-se. "Não só foi muito longo, durando cerca de três segundos, como houve picos periódicos que foram notavelmente precisos, emitindo a cada fração de segundo - boom, boom, boom - como um batimento cardíaco. Esta é a primeira vez que o próprio sinal é periódico".

Rajadas brilhantes

Ao analisar o padrão das explosões do FRB 20191221A, Michilli e colegas encontraram semelhanças com as emissões de pulsares de rádio e magnetares na nossa própria Galáxia. Os pulsares de rádio são estrelas de neutrões que emitem feixes de ondas de rádio, parecendo pulsar à medida que a estrela gira, enquanto uma emissão semelhante é produzida por magnetares devido aos seus campos magnéticos extremos.

A grande diferença entre o novo sinal e as emissões de rádio dos nossos próprios pulsares e magnetares galácticos é que FRB 20191221A parece ser mais de um milhão de vezes mais brilhante. Michilli diz que os flashes luminosos podem ter origem num distante pulsar de rádio ou magnetar que normalmente é menos brilhante à medida que gira e por alguma razão desconhecida ejetou um "comboio" de rajadas brilhantes, numa rara janela de três segundos que o CHIME estava, felizmente, posicionado para apanhar.

"O CHIME detetou agora muitos FRBs com propriedades diferentes", diz Michilli. "Já vimos alguns que vivem dentro de nuvens muito turbulentas, enquanto outros parecem estar em ambientes limpos. Das propriedades deste novo sinal, podemos dizer que à volta desta fonte, há uma nuvem de plasma que deve ser extremamente turbulenta".

Os astrónomos esperam apanhar rajadas adicionais do periódico FRB 20191221A, que podem ajudar a refinar a sua compreensão da sua fonte e das estrelas de neutrões em geral.

"Esta deteção levanta a questão do que poderia causar este sinal extremo que nunca vimos antes e de como podemos usar este sinal para estudar o Universo", diz Michilli. "Os telescópios futuros prometem descobrir milhares de FRBs por mês e nessa altura poderemos encontrar muitos mais destes sinais periódicos".

 

 

 

// MIT (comunicado de imprensa)
// Instituto Dunlap da Universidade de Toronto (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Nature)
// Artigo científico (arXiv.org)

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FRB ("Fast Radio Burst"):
Wikipedia
Catálogo de FRBs (Universidade Swinburne)

Estrelas de neutrões:
Wikipedia
Universidade de Maryland

Pulsares:
Wikipedia
Catálogo ATNF de Pulsares

Magnetar:
Wikipedia
AstronomyOnline.org

Radiotelescópio CHIME:
Página principal
Wikipedia

 
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