Bolhas de plasma e magnetares iluminam mistérios de rajadas rápidas de rádio

Um novo estudo descobriu a origem da emissão persistente de radiação observada em alguns sinais rápidos de rádio (FRBs) no espaço profundo. 

Uma representação artística de um magnetar cercado pela nebulosa responsável pela emissão de rádio contínua associada a algumas explosões rápidas de rádio cósmicas. Crédito: S. Dagnello, NSF/AUI/NRAO 

Pesquisas recentes sugerem que essas emissões persistentes podem ser explicadas por bolhas de plasma formadas por magnetars ou sistemas binários de raios-X, fornecendo uma compreensão mais profunda desses enigmas cósmicos.

Uma equipe internacional de cientistas revelou uma nova pista na busca para entender o que gera alguns dos sinais rápidos de rádio – explosões cósmicas violentas no espaço profundo que liberam uma quantidade de energia equivalente à produção anual do nosso Sol em apenas milissegundos.

Desvendando o Mistério dos FRBs:

Os FRBs foram descobertos há pouco mais de uma década e continuam sendo um dos eventos mais misteriosos do universo. Apesar de muitas pesquisas, os mecanismos exatos que causam esses sinais ainda são desconhecidos. No entanto, em alguns casos, o breve flash de um FRB é acompanhado por uma emissão de rádio mais fraca e persistente.

Um novo estudo revelou que bolhas de plasma provavelmente geram essa emissão persistente de radiação após o flash inicial de alguns FRBs. A pesquisa, liderada pelo Instituto Nacional de Astrofísica da Itália (INAF) e uma equipe internacional de cientistas, incluindo o astrofísico Bing Zhang, da Universidade de Nevada, Las Vegas (UNLV), foi publicada recentemente na revista *Nature*.

Avanços Observacionais:

Os pesquisadores se concentraram no FRB20201124A, um sinal rápido de rádio descoberto em 2020 cuja origem está a cerca de 1,3 bilhão de anos-luz da Terra. O FRB foi capturado em observações pelo Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) no Novo México, o radiotelescópio mais sensível do mundo atualmente, juntamente com outros telescópios ao redor do globo. Essa combinação permitiu que os cientistas construíssem um panorama completo do FRB e de sua galáxia hospedeira.

“Conseguimos demonstrar, por meio de observações, que a emissão persistente observada junto com alguns sinais rápidos de rádio se comporta conforme esperado pelo modelo de emissão nebular, ou seja, uma ‘bolha’ de gás ionizado que envolve a fonte central,” explica Gabriele Bruni, pesquisador do INAF e autor principal do estudo. “Através de observações de rádio de um dos sinais mais próximos de nós, conseguimos medir a fraca emissão persistente vinda da mesma localização do FRB, ampliando o alcance de fluxo de rádio explorado até agora para esses objetos em duas ordens de magnitude.” 

Implicações Teóricas e Pesquisas Futuras:

Essas observações sugerem que as fontes centrais desses FRBs poderiam ser magnetars, estrelas de nêutrons extremamente densas e com os campos magnéticos mais poderosos do universo. Como os magnetars ocasionalmente produzem explosões de raios-X devido à dissipação de seus campos magnéticos, eles são vistos como fontes plausíveis para alimentar os FRBs. Outra possibilidade é que sejam impulsionados por sistemas binários de raios-X com alta taxa de acreção, que consistem em uma estrela de nêutrons ou um buraco negro que atrai matéria de estrelas companheiras em taxas muito altas.

Segundo os pesquisadores, os ventos produzidos por um magnetar ou por um sistema binário de raios-X seriam capazes de “soprar” a bolha de plasma que leva à emissão persistente de rádio.

“De acordo com nossa teoria, o brilho das fontes de rádio persistentes deve escalar linearmente com a medida de rotação de Faraday, um parâmetro que mede a intensidade e a densidade do meio ao redor da fonte do FRB,” disse Bing Zhang, coautor do estudo e professor na UNLV. “O que observamos está em boa concordância com os modelos de previsão, sugerindo um quadro consistente para as fontes de FRBs conhecidas.”

Conclusão e Próximos Passos:

Embora a maioria dos FRBs não apresente uma emissão persistente detectável, os pesquisadores afirmam que entender a natureza dessa emissão é crucial para solucionar o enigma sobre as origens dessas fontes cósmicas misteriosas.

“As fontes de rádio persistentes para a maioria dos FRBs são previstas para serem fracas demais para serem detectadas, o que é consistente com nossa teoria,” disse Zhang. “Detectar mais bolhas de rádio ao redor de FRBs próximos com ambientes mais magnetizados testará ainda mais nossa teoria e nos levará um passo mais próximo de entender a natureza e a origem dos FRBs.”

Fonte: scitechdaily.com