Esta explosão de rádio misteriosa veio do nada e está deixando os especialistas confusos

Os astrônomos que estudam as misteriosas explosões rápidas de rádio (FRBs) encontraram um enigma cósmico inesperado 

Os cientistas que usam o CHIME esperavam encontrar uma estrela jovem e energética por trás de uma RFA recém-detectada.Em vez disso, ela veio de uma galáxia tranquila e antiga, onde a formação estelar terminou há bilhões de anos. Isso desafia tudo o que eles achavam que sabiam sobre as FRBs.

Uma explosão foi detectada na periferia de uma galáxia antiga e morta – longe de qualquer estrela jovem que se pensava ser capaz de criar tais fenômenos.

Essa descoberta intrigante desafia as teorias atuais sobre FRBs e levanta novas questões sobre sua verdadeira origem. Com a ajuda de um novo e poderoso sistema de telescópios de rádio, os cientistas estão mais próximos do que nunca de resolver esse enigma cósmico.

Explosões de Rádio Misteriosas na Ursa Menor

O astrônomo Calvin Leung estava ansioso para analisar os dados de um telescópio de rádio recentemente lançado no último verão. Seu objetivo era localizar com precisão a fonte de repetidas explosões intensas de ondas de rádio, conhecidas como FRBs, vindas da constelação do norte, Ursa Menor.

Como bolsista de pós-doutorado Miller na Universidade da Califórnia, Berkeley, Leung espera desvendar as origens desses sinais misteriosos. Ele também pretende usá-los como ferramentas para mapear a estrutura em grande escala do universo, o que poderia fornecer insights sobre sua formação e evolução. Para isso, ele desenvolveu grande parte do software que permitiu à sua equipe combinar dados de múltiplos telescópios e localizar um FRB com precisão notável – equivalente a um fio de cabelo a uma distância de um braço estendido.

Descoberta Inesperada em Uma Galáxia Morta

O que começou como uma descoberta empolgante logo se tornou um quebra-cabeça. Quando os colaboradores de Leung no Experimento de Mapeamento de Intensidade de Hidrogênio Canadense (CHIME) usaram telescópios ópticos para examinar a fonte, encontraram algo inesperado. O FRB originou-se das distantes periferias de uma galáxia elíptica antiga e inativa – uma que não deveria mais conter o tipo de estrela que se acredita produzir essas explosões poderosas.

Em vez de encontrar o esperado “magnetar” – uma estrela de nêutrons altamente magnetizada e rotativa, remanescente do colapso do núcleo de uma estrela jovem e massiva – “agora a questão é: como você vai explicar a presença de um magnetar dentro dessa galáxia velha e morta”” disse Leung.

Localização Surpreendente para um FRB

Os remanescentes estelares jovens que os teóricos pensam ser produtores dessas explosões de rádio de milissegundos deveriam ter desaparecido há muito tempo na galáxia de 11,3 bilhões de anos, localizada a 2 bilhões de anos-luz da Terra e pesando mais de 100 bilhões de vezes a massa do Sol. 

“Esta não é apenas a primeira FRB encontrada fora de uma galáxia morta, mas, em comparação com todas as outras FRBs, é também a mais distante da galáxia com a qual está associada. A localização do FRB é surpreendente e levanta questões sobre como eventos tão energéticos podem ocorrer em regiões onde não há formação de novas estrelas,” disse Vishwangi Shah, estudante de doutorado na Universidade McGill em Montreal, Canadá, que refinou e expandiu os cálculos iniciais de Leung sobre a localização da explosão, chamada FRB 20240209A.

Shah é a autora correspondente de um estudo sobre o FRB publicado em 21 de janeiro no Astrophysical Journal Letters, junto com um segundo artigo por colegas da Northwestern University em Evanston, Illinois. Leung, co-autor de ambos os artigos, é um desenvolvedor líder de três telescópios complementares – chamados de “outriggers” – ao array de rádio CHIME original, localizado perto de Penticton, Colúmbia Britânica. Ele orientou Shah em McGill enquanto Leung era estudante de doutorado no Massachusetts Institute of Technology (MIT) e posteriormente ocupou uma Bolsa de Pós-Doutorado Einstein na UC Berkeley antes de sua bolsa Miller.

Novo CHIME Outriggers Melhora a Precisão

Um terceiro array de rádio outrigger será ativado esta semana no Observatório Hat Creek, uma instalação no norte da Califórnia anteriormente pertencente e operada pela UC Berkeley e agora gerenciada pelo Instituto SETI em Mountain View. Juntos, os quatro arrays irão melhorar enormemente a capacidade do CHIME de localizar FRBs com precisão.

“Quando pareados com os três outriggers, devemos ser capazes de localizar com precisão um FRB por dia até sua galáxia, o que é substancial,” disse Leung. “Isso é 20 vezes melhor que o CHIME com dois arrays outrigger.”

Com essa nova precisão, os telescópios ópticos podem pivotar para identificar o tipo de grupos de estrelas – aglomerados globulares, galáxias espirais – que produzem as explosões e, esperançosamente, identificar a fonte estelar. Das aproximadamente 5.000 fontes detectadas até agora – mais de 95% das quais foram detectadas pelo CHIME – poucas foram isoladas em uma galáxia específica, o que dificultou os esforços para confirmar se magnetars ou qualquer outro tipo de estrela são a fonte.

Como detalhado no novo artigo, Shah média muitas explosões do FRB repetidor para melhorar a precisão da localização fornecida pelo array CHIME e um array outrigger na Colúmbia Britânica. Após sua descoberta em fevereiro de 2024, os astrônomos registraram mais 21 explosões até 31 de julho. Desde que o artigo foi submetido, Shion Andrew no MIT incorporou dados de um segundo outrigger no Observatório Green Bank na Virgínia Ocidental para confirmar a posição publicada por Shah, com 20 vezes mais precisão.

Desafiando Teorias Existentes de FRB

“Este resultado desafia as teorias existentes que ligam as origens de FRBs a fenômenos em galáxias formadoras de estrelas,” disse Shah. “A fonte poderia estar em um aglomerado globular, uma região densa de estrelas velhas e mortas fora da galáxia. Se confirmado, isso faria o FRB 20240209A ser apenas o segundo FRB ligado a um aglomerado globular.”

Ela observou, no entanto, que o outro FRB originado em um aglomerado globular estava associado a uma galáxia viva, não a uma elíptica antiga em que a formação de estrelas cessou há bilhões de anos.

Desvendando os Segredos dos FRBs

“Está claro que ainda há muito espaço para descobertas excitantes quando se trata de FRBs e que seus ambientes poderiam ser a chave para desvendar seus segredos,” disse Tarraneh Eftekhari, que possui uma Bolsa de Pós-Doutorado Einstein na Northwestern e é a primeira autora do segundo artigo.

“CHIME e seus telescópios outrigger nos permitirão fazer astrometria em um nível sem igual pelo Telescópio Espacial Hubble ou pelo Telescópio Espacial James Webb. Caberá a eles perfurar para encontrar a fonte,” acrescentou Leung. “É um telescópio de rádio incrível.”

Desafiando as teorias existentes sobre os FRBs

“Esse resultado desafia as teorias existentes que vinculam as origens dos FRBs a fenômenos em galáxias formadoras de estrelas”, disse Shah.

“A fonte poderia estar em um aglomerado globular, uma região densa de estrelas antigas mortas fora da galáxia.

Se confirmado, isso faria com que o FRB 20240209A fosse apenas o segundo FRB ligado a um aglomerado globular.”

Ela observou, entretanto, que o outro FRB originário de um aglomerado globular estava associado a uma galáxia viva, e não a uma antiga galáxia elíptica, onde a formação de estrelas cessou há bilhões de anos.

Desvendando os segredos dos RBs “Está claro que ainda há muito espaço para descobertas empolgantes quando se trata de RBs, e que seus ambientes podem ser a chave para desvendar seus segredos,” disse Tarraneh Eftekhari, que tem uma bolsa de Pós-Doutorado Einstein na Northwestern e é o primeiro autor do segundo paper.”

O CHIME e seus telescópios de gatilho permitirão que façamos astrometria em um nível incomparável ao do telescópio espacial Hubble ou do telescópio espacial James Webb.

Cabe a eles perfurar e encontrar a fonte”, acrescentou Leung.

“É um radiotelescópio incrível”.

Terrarara.com.br