p Usando um mistério cósmico para sondar outro, astrônomos analisaram o sinal de uma rápida explosão de rádio, uma explosão enigmática de ondas de rádio cósmicas durando menos de um milissegundo, para caracterizar o gás difuso no halo de uma galáxia massiva. p Um vasto halo de gás de baixa densidade se estende muito além da parte luminosa de uma galáxia onde as estrelas estão concentradas. Embora seja quente, o gás difuso compõe mais da massa de uma galáxia do que as estrelas, é quase impossível ver. Em novembro de 2018, astrônomos detectaram uma rápida explosão de rádio que passou pelo halo de uma grande galáxia em seu caminho em direção à Terra, permitindo-lhes pela primeira vez obter pistas sobre a natureza do gás halo de um sinal de rádio indescritível.

p "O sinal da rápida explosão de rádio expôs a natureza do campo magnético ao redor da galáxia e a estrutura do gás halo. O estudo prova uma técnica nova e transformadora para explorar a natureza dos halos da galáxia, "disse J. Xavier Prochaska, professor de astronomia e astrofísica da UC Santa Cruz e autor principal de um artigo sobre as novas descobertas publicado online em 26 de setembro em Ciência .

p Os astrônomos ainda não sabem o que produz rajadas de rádio rápidas, e só recentemente eles foram capazes de rastrear alguns destes muito curtos, sinais de rádio muito brilhantes de volta às galáxias em que se originaram. O burst de novembro de 2018 (denominado FRB 181112) foi detectado e localizado pelo instrumento pioneiro desta técnica, Radiotelescópio Australian Square Kilometer Array Pathfinder (ASKAP) da CSIRO. Observações posteriores com outros telescópios identificaram não apenas sua galáxia hospedeira, mas também uma galáxia brilhante na frente dela.

p "Quando sobrepusemos as imagens de rádio e ótica, pudemos ver imediatamente que a rápida explosão de rádio perfurou o halo desta galáxia coincidente em primeiro plano e, pela primeira vez, tínhamos uma maneira direta de investigar esta matéria invisível que cerca esta galáxia, "disse a co-autora Cherie Day da Swinburne University of Technology, Austrália.

p Um halo galáctico contém matéria escura e matéria comum ("bariônica"), que se espera seja principalmente gás ionizado quente. Embora a parte luminosa de uma galáxia massiva possa ter cerca de 30, 000 anos-luz de diâmetro, seu halo quase esférico é dez vezes maior. O gás halo alimenta a formação de estrelas à medida que se aproxima do centro da galáxia, enquanto outros processos (como explosões de supernovas) podem ejetar material das regiões de formação de estrelas para o halo galáctico. Uma razão pela qual os astrônomos querem estudar o gás halo é entender melhor esses processos de ejeção, que pode interromper a formação de estrelas.

p "O gás halo é um registro fóssil desses processos de ejeção, portanto, nossas observações podem informar as teorias sobre como a matéria é ejetada e como os campos magnéticos são inseridos nas galáxias, "Prochaska disse.

p Ao contrário das expectativas, os resultados do novo estudo indicam uma densidade muito baixa e um campo magnético fraco no halo desta galáxia intermediária.

p "O halo desta galáxia é surpreendentemente tranquilo, "Prochaska disse." O sinal de rádio não foi perturbado pela galáxia, o que está em total contraste com o que os modelos anteriores prevêem que teria acontecido com a explosão. "

p O sinal do FRB 181112 consistia em vários pulsos, cada um com duração inferior a 40 microssegundos (dez mil vezes mais curto do que um piscar de olhos). A curta duração dos pulsos coloca um limite superior na densidade do gás halo, porque a passagem por um meio mais denso aumentaria os sinais de rádio. Os pesquisadores calcularam que a densidade do gás halo deve ser inferior a um décimo de um átomo por centímetro cúbico (equivalente a várias centenas de átomos em um volume do tamanho de um balão de criança).

p "Como o ar cintilante em um dia quente de verão, a tênue atmosfera dessa galáxia massiva deve distorcer o sinal da rápida explosão de rádio. Em vez disso, recebemos um pulso tão puro e nítido que não há assinatura deste gás, "disse o co-autor Jean-Pierre Macquart, astrônomo do Centro Internacional de Pesquisa em Radioastronomia da Curtin University, Austrália.

p As restrições de densidade também limitam a possibilidade de turbulência ou nuvens de gás frio dentro do halo ("frio" sendo um termo relativo, referindo-se aqui a temperaturas em torno de 10, 000 Kelvin, versus o gás halo quente em cerca de 1 milhão de Kelvin). "Um modelo favorito é que os halos são permeados por nuvens de gás pesado. Não encontramos nenhuma evidência para essas nuvens, "Prochaska disse.

p O sinal FRB também produz informações sobre o campo magnético no halo, que afeta a polarização das ondas de rádio. Analisar a polarização em função da frequência dá uma "medida de rotação" para o halo, que os pesquisadores descobriram ser muito baixa. "O campo magnético fraco no halo é um bilhão de vezes mais fraco do que o de um ímã de geladeira, "Prochaska disse.

p Neste ponto, com resultados de apenas um halo galáctico, os pesquisadores não podem dizer se a densidade inesperadamente baixa e a força do campo magnético são incomuns ou se estudos anteriores de halos galácticos superestimaram essas propriedades. O ASKAP e outros radiotelescópios usarão rajadas rápidas de rádio para estudar muito mais halos galácticos e resolver suas propriedades.

p "Esta galáxia pode ser especial, "Prochaska disse." Precisaremos usar FRBs para estudar dezenas ou centenas de galáxias em uma gama de massas e idades para avaliar a população total. "