Poderosos pulsos de rádio originados nas profundezas do cosmos sondam matéria oculta ao redor das galáxias

 O conceito deste artista mostra rajadas de rádio distantes e rápidas perfurando os halos gasosos ao redor das galáxias no universo local. As rajadas de rádio são retratadas viajando do cosmos distante, através dos halos galácticos e, finalmente, alcançando telescópios na Terra. As saliências vistas em duas das linhas representam as explosões de rádio enquanto viajam em direção à Terra. Crédito: Cortesia de Charles Carter

Poderosos pulsos de rádio cósmicos originários das profundezas do universo podem ser usados ​​para estudar piscinas ocultas de gás que envolvem galáxias próximas, de acordo com um novo estudo publicado no mês passado na revista Nature Astronomy .

As chamadas rajadas de rádio rápidas , ou FRBs, são pulsos de ondas de rádio que normalmente originam milhões a bilhões de anos-luz de distância. (As ondas de rádio são radiação eletromagnética como a luz que vemos com nossos olhos, mas têm comprimentos de onda mais longos e frequências mais baixas). O primeiro FRB foi descoberto em 2007 e, desde então, centenas de outros foram detectados.

Em 2020, o instrumento STARE2 da Caltech (Survey for Transient Astronomical Radio Emission 2) e o CHIME do Canadá (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment) detectaram um FRB maciço que disparou em nossa própria galáxia Via Láctea . Essas descobertas anteriores ajudaram a confirmar a teoria de que os eventos energéticos provavelmente se originam de estrelas magnetizadas mortas chamadas magnetares.

À medida que mais e mais FRBs chegam, os cientistas agora estão investigando como eles podem ser usados ​​para estudar o gás que está entre nós e as explosões. Especificamente, eles gostariam de usar os FRBs para sondar halos de gás difuso que cercam as galáxias. À medida que os pulsos de rádio viajam em direção à Terra, espera-se que o gás que envolve as galáxias diminua a velocidade das ondas e disperse as frequências de rádio.

No novo estudo, a equipe de pesquisa analisou uma amostra de 474 FRBs distantes detectados pelo CHIME, que descobriu o maior número de FRBs até o momento. Eles mostraram que o subconjunto de duas dúzias de FRBs que passaram por halos galácticos foram de fato mais lentos do que FRBs sem interseção.

“Nosso estudo mostra que os FRBs podem atuar como espetos de toda a matéria entre nossos radiotelescópios e a fonte das ondas de rádio”, diz o autor principal Liam Connor, pesquisador associado de pós-doutorado Tolman em astronomia, que trabalha com professor assistente de astronomia e co-autor do estudo, Vikram Ravi.

“Usamos rajadas de rádio rápidas para iluminar os halos de galáxias próximas à Via Láctea e medir seu material oculto”, diz Connor. O estudo também relata encontrar mais matéria ao redor das galáxias do que o esperado. Especificamente, foi encontrado cerca de duas vezes mais gás do que os modelos teóricos previam.

Todas as galáxias são cercadas e alimentadas por enormes poças de gás das quais nasceram. No entanto, o gás é muito fino e difícil de detectar. “Esses reservatórios gasosos são enormes. Se o olho humano pudesse ver o halo esférico que circunda a galáxia vizinha de Andrômeda, o halo pareceria mil vezes maior que a lua em área”, diz Connor. 

Os pesquisadores desenvolveram diferentes técnicas para estudar esses halos ocultos. Por exemplo, o professor de física do Caltech Christopher Martin e sua equipe desenvolveram um instrumento no Observatório WM Keck chamado Keck Cosmic Webb Imager (KCWI) que pode sondar os filamentos de gás que fluem para as galáxias dos halos.

Este novo método FRB permite que os astrônomos meçam a quantidade total de material nos halos. Isso pode ser usado para ajudar a montar uma imagem de como as galáxias crescem e evoluem ao longo do tempo cósmico.

“Este é apenas o começo”, diz Ravi. “À medida que descobrimos mais FRBs, nossas técnicas podem ser aplicadas para estudar halos individuais de diferentes tamanhos e em diferentes ambientes, abordando o problema não resolvido de como a matéria é distribuída no universo.”

No futuro, espera-se que as descobertas de FRBs continuem chegando. O Deep Synoptic Array de 110 pratos da Caltech, ou DSA-110, já detectou vários FRBs e identificou suas galáxias hospedeiras. Financiado pela National Science Foundation (NSF), este projeto está localizado no Observatório de Rádio Owen Valley da Caltech, perto de Bishop, Califórnia. 

Nos próximos anos, os pesquisadores da Caltech planejam construir um conjunto ainda maior, o DSA-2000, que incluirá 2.000 antenas e será o observatório de rádio mais poderoso já construído. O DSA-2000, atualmente sendo projetado com financiamento da Schmidt Futures e da NSF, detectará e identificará a origem de milhares de FRBs por ano.

Fonte: scitechdaily.com