Astrônomos da Penn State University descobriram que os misteriosos "assobios cósmicos" conhecidos como rajadas de rádio rápidas podem ter um impacto sério, em alguns casos, liberando um bilhão de vezes mais energia em raios gama do que em ondas de rádio e rivalizando com os cataclismos estelares conhecidos como supernovas em seu poder explosivo. A descoberta, a primeira descoberta de emissão não de rádio de qualquer explosão rápida de rádio, aumenta drasticamente as apostas para modelos de rajadas de rádio rápidas e espera-se que energize ainda mais os esforços dos astrônomos para perseguir e identificar contrapartes de longa duração para rajadas de rádio rápidas usando raios-X, óptico, e radiotelescópios.
Rádios rápidas, que os astrônomos se referem como FRBs, foram descobertos pela primeira vez em 2007, e nos anos desde que os radioastrônomos detectaram algumas dezenas desses eventos. Embora durem meros milissegundos em qualquer frequência, suas grandes distâncias da Terra - e grandes quantidades de plasma interveniente - atrasam sua chegada em frequências mais baixas, espalhando o sinal por um segundo ou mais e produzindo um "assobio" descendente distintivo em toda a faixa típica do receptor de rádio.
"Esta descoberta revoluciona nossa imagem de FRBs, alguns dos quais aparentemente se manifestam como um apito e um estrondo, "disse o co-autor Derek Fox, um professor de astronomia e astrofísica da Penn State. O apito de rádio pode ser detectado por radiotelescópios terrestres, enquanto a explosão de raios gama pode ser captada por satélites de alta energia como a missão Swift da NASA. "Estimativas de taxas e distâncias para FRBs sugerem que, o que quer que sejam, eles são um fenômeno relativamente comum, ocorrendo em algum lugar do universo mais de 2, 000 vezes por dia. "
Os esforços para identificar as contrapartes do FRB começaram logo após sua descoberta, mas não deram certo até agora. Em um artigo publicado em 11 de novembro em Cartas de jornal astrofísico a equipe da Penn State, liderado pelo estudante de graduação em física James DeLaunay, relata emissão de raios gama brilhante da rápida explosão de rádio FRB 131104, nomeado após a data em que ocorreu, 4 de novembro, 2013. "Comecei esta busca por contrapartes do FRB sem esperar encontrar nada, "disse DeLaunay." Esta explosão foi a primeira que teve dados úteis para analisar. Quando eu vi que mostrava uma possível contraparte de raios gama, Eu não podia acreditar na minha sorte! "
Descoberta do "bang" de raios gama de FRB 131104, a primeira contraparte que não seja de rádio para qualquer FRB, foi possível graças ao satélite Swift em órbita terrestre da NASA, que estava observando a parte exata do céu onde o FRB 131104 ocorreu quando a explosão foi detectada pelo radiotelescópio do Observatório Parkes em Parkes, Austrália. "Swift está sempre observando o céu em busca de rajadas de raios X e raios gama, "disse Neil Gehrels, o Investigador Principal da missão e chefe do Laboratório de Física de Astropartículas no Goddard Space Flight Center da NASA. "Que delícia foi pegar esse flash de uma das misteriosas e rápidas rajadas de rádio."
"Embora os teóricos previssem que os FRBs podem ser acompanhados por raios gama, a emissão de raios gama que vemos do FRB 131104 é surpreendentemente duradoura e brilhante, "Fox disse. A duração da emissão de raios gama, de dois a seis minutos, é muitas vezes a duração de milissegundos da emissão de rádio. E a emissão de raios gama do FRB 131104 ofusca suas emissões de rádio em mais de um bilhão de vezes, aumentando dramaticamente as estimativas dos requisitos de energia da explosão e sugerindo consequências graves para os arredores da explosão e a galáxia hospedeira.
Existem dois modelos comuns para emissão de raios gama de FRBs:um invocando eventos de explosão magnética de magnetares - estrelas de nêutrons altamente magnetizadas que são os remanescentes densos de estrelas colapsadas - e outro invocando a fusão catastrófica de duas estrelas de nêutrons, colidindo para formar um buraco negro. De acordo com a co-autora Kohta Murase, um professor e teórico da Penn State, "A liberação de energia que vemos é um desafio para o modelo magnetar, a menos que a explosão esteja relativamente próxima. A longa escala de tempo da emissão de raios gama, embora inesperado em ambos os modelos, pode ser possível em um evento de fusão se observarmos a fusão de lado, em um cenário fora do eixo. "
"Na verdade, a energia e a escala de tempo da emissão de raios gama é uma combinação melhor para alguns tipos de supernovas, ou a alguns dos eventos de acréscimo de buracos negros supermassivos que Swift viu, "Disse Fox." O problema é que nenhum modelo existente prevê que veremos um FRB nesses casos. "
A emissão de raios gama brilhante de FRB 131104 sugere que a explosão, e outros gostam, pode ser acompanhado por um raio-X de longa duração, óptico, ou emissões de rádio. Essas contrapartes são vistas de forma confiável na sequência de explosões cósmicas comparativamente energéticas, incluindo ambos os cataclismos em escala estelar - supernovas, chamas magnetares, e explosões de raios gama - e atividade de acréscimo episódica ou contínua dos buracos negros supermassivos que comumente se escondem nos centros das galáxias.
Na verdade, As observações ópticas e de raios-X Swift foram realizadas dois dias após FRB 131104, graças à pronta análise por radioastrônomos (que não estavam cientes da contraparte de raios gama) e uma resposta ágil da equipe de operações da missão Swift, com sede em Penn State. Apesar desta resposta relativamente bem coordenada, nenhum raio-X de longa vida, ultravioleta, ou uma contraparte óptica foi vista.
Os autores esperam participar de futuras campanhas destinadas a descobrir mais contrapartes do FRB, e desta forma, finalmente revelando as fontes responsáveis por esses eventos onipresentes e misteriosos. "Idealmente, essas campanhas começariam logo após o estouro e continuariam por várias semanas depois para garantir que nada fosse esquecido. Talvez tenhamos ainda mais sorte da próxima vez, "DeLaunay disse.
