Uma das raras e breves explosões de ondas de rádio cósmicas que intrigam os astrônomos desde que foram detectadas pela primeira vez, há quase 10 anos, finalmente foi ligada a uma fonte:uma galáxia anã mais velha a mais de 3 bilhões de anos-luz da Terra.

Rádios rápidas, que pisca por apenas alguns milissegundos, criou um rebuliço entre os astrônomos porque pareciam vir de fora de nossa galáxia, o que significa que eles teriam que ser muito poderosos para serem vistos da Terra, e porque nenhum dos primeiros observados jamais foi visto novamente.

Uma explosão repetida foi descoberta em 2012, Contudo, proporcionando uma oportunidade para uma equipe de pesquisadores monitorar repetidamente sua área do céu com o Karl Jansky Very Large Array no Novo México e a antena de rádio Arecibo em Porto Rico, na esperança de localizar sua localização.

Graças ao desenvolvimento de gravação de dados em alta velocidade e software de análise de dados em tempo real por uma Universidade da Califórnia, Berkeley, astrônomo, o VLA no ano passado detectou um total de nove rajadas em um período de um mês, o suficiente para localizá-lo dentro de um décimo de um segundo de arco. Subseqüentemente, matrizes maiores de interferômetro de rádio europeu e americano apontaram para dentro de um centésimo de um segundo de arco, dentro de uma região de cerca de 100 anos-luz de diâmetro.

Imagens profundas dessa região pelo Telescópio Gemini North no Havaí revelou uma galáxia anã opticamente tênue que o VLA posteriormente descobriu também emite continuamente ondas de rádio de baixo nível, típico de uma galáxia com um núcleo ativo talvez indicativo de um buraco negro supermassivo central. A galáxia tem uma baixa abundância de outros elementos além de hidrogênio e hélio, sugestivo de uma galáxia que se formou durante a meia-idade do universo.

A origem de uma rápida explosão de rádio neste tipo de galáxia anã sugere uma conexão com outros eventos energéticos que ocorrem em galáxias anãs semelhantes, disse o co-autor e astrônomo da UC Berkeley Casey Law, que liderou o desenvolvimento do sistema de aquisição de dados e criou o software de análise para pesquisa rápida, rajadas pontuais.

Estrelas explodindo extremamente brilhantes, chamadas supernovas superluminosas, e rajadas de raios gama longos também ocorrem neste tipo de galáxia, ele notou, e ambos são hipotetizados como associados a massivos, estrelas de nêutrons altamente magnéticas e de rotação rápida chamadas magnetares. Estrelas de nêutrons são densas, objetos compactos criados em explosões de supernova, vistos principalmente como pulsares, porque eles emitem pulsos de rádio periódicos enquanto giram.

"Todos esses fios apontam para a ideia de que, neste ambiente, algo gera esses magnetares, "Law disse." Pode ser criado por uma supernova superluminosa ou uma explosão de longo raio gama, e mais tarde, conforme ele evolui e sua rotação diminui um pouco, ele produz essas rajadas de rádio rápidas, bem como emissão de rádio contínua alimentada por esse spindown. Mais tarde na vida, parece com os magnetares que vemos em nossa galáxia, que têm campos magnéticos extremamente fortes, mas giram mais como pulsares comuns. "

Nessa interpretação, ele disse, rajadas rápidas de rádio são como as birras de uma criança.

Esta é apenas uma teoria, Contudo. Existem muitos outros, embora os novos dados excluam várias explicações sugeridas para a origem dessas explosões.

"Somos os primeiros a mostrar que se trata de um fenômeno cosmológico. Não é algo do nosso quintal. E somos os primeiros a ver onde isso está acontecendo, nesta pequena galáxia, o que eu acho uma surpresa, "Law disse." Agora nosso objetivo é descobrir por que isso acontece. "

Lei, o líder da equipe Shami Chatterjee da Universidade Cornell e outros astrônomos da equipe apresentarão suas descobertas hoje na reunião da American Astronomical Society em Grapevine, Texas, na revista científica Natureza , e em dois papéis complementares para aparecer no Cartas de jornal astrofísico .

Procurando transientes

Estouros de rádio rápidos são altamente energéticos - embora não suficientemente energéticos para explodir uma estrela - e de vida muito curta, com duração de um a cinco milissegundos. Essas explosões de ondas de rádio permaneceram um mistério desde que a primeira foi descoberta em 2007 por pesquisadores que vasculhavam dados arquivados do Radiotelescópio Parkes da Austrália em busca de novos pulsares. A explosão que encontraram ocorreu em 2001.

Existem agora 18 rajadas de rádio rápidas conhecidas, todos descobertos usando radiotelescópios de prato único que são incapazes de apontar a localização do objeto com precisão suficiente para permitir que outros observatórios identifiquem seu ambiente hospedeiro ou o encontrem em outros comprimentos de onda. A primeira e única explosão de repetição conhecida, denominado FRB 121102, foi descoberto na constelação de Auriga em novembro de 2012 no Observatório de Arecibo em Porto Rico, e aconteceu várias vezes.

Law tem trabalhado nos últimos anos em métodos para encontrar rapidamente rajadas de rádio transitórias como essas, que exigem a coleta de cerca de um terabyte de dados a cada hora. No VLA, ele atualmente usa 24 unidades de processamento central de computador (CPUs) em paralelo, para gravar e pesquisar os dados de breves rajadas de rádio.

"O tema geral, primeiro com o Allen Telescope Array e agora com o VLA, é usar esses interferômetros como câmeras de alta velocidade, tomando a capacidade de imagem sensível do telescópio, aumentando a taxa de dados e melhorando nossos algoritmos para obter acesso a esses transientes em escala de tempo de milissegundos, "ele disse." Nós realmente nos esforçamos para capturar esse fluxo de dados de terabyte por hora de forma confiável e configuramos uma plataforma em tempo real para extrair esses bursts rápidos muito fracos desse fluxo de dados massivo. "

A primeira explosão foi encontrada nos dados poucas horas depois de ter sido gravada em 23 de agosto, Law disse.

"Observamos por cerca de 40 horas no ano passado e não vimos nada, "disse ele." Então começamos uma nova campanha no outono de 2016, e em nossa primeira observação vimos um. Então, observamos por mais 40 horas ou mais e vimos mais oito rajadas. Então, essa coisa de repente ligou. "

Law espera em breve mudar para 64 GPUs dedicadas e mais poderosas - unidades de processamento gráfico - para que a análise em tempo real seja possível.

Embora Law tenha sua hipótese predileta sobre a origem de explosões rápidas de rádio - um magnetar cercado por material ejetado por uma explosão de supernova ou material ejetado por um pulsar resultante - existem outras possibilidades. Uma alternativa é o núcleo ativo da galáxia, com emissão de rádio proveniente de jatos de material emitidos da região ao redor de um buraco negro supermassivo. A fonte da rápida explosão de rádio está dentro de 100 anos-luz das contínuas emissões de rádio do centro da galáxia, sugerindo que eles são iguais ou estão fisicamente associados um ao outro.

"Encontrando a galáxia hospedeira desta FRB, e sua distância, é um grande passo em frente, mas ainda temos muito a fazer antes de entendermos totalmente o que são essas coisas, "Chatterjee disse.

Outros membros da equipe são o Observatório Nacional de Radioastronomia, uma instalação da National Science Foundation operada sob um acordo cooperativo entre universidades associadas, Inc .; West Virginia University; Universidade McGill em Montreal, Canadá; e o Instituto Holandês de Radioastronomia.