Uma equipe de astrônomos, incluindo pesquisadores do MIT, pegou em um curioso, repetindo o ritmo de rajadas de rádio rápidas emanando de uma fonte desconhecida fora de nossa galáxia, 500 milhões de anos-luz de distância.

Rádios rápidas, ou FRBs, são curtos, flashes intensos de ondas de rádio que se pensa serem o produto de pequenas, distante, objetos extremamente densos, embora exatamente o que esses objetos possam ser é um mistério antigo na astrofísica. FRBs normalmente duram alguns milissegundos, durante o qual eles podem ofuscar galáxias inteiras.

Desde que o primeiro FRB foi observado em 2007, astrônomos catalogaram mais de 100 rajadas de rádio rápidas de fontes distantes espalhadas por todo o universo, fora de nossa própria galáxia. Em geral, essas detecções foram únicas, piscando brevemente antes de desaparecer completamente. Em alguns casos, astrônomos observaram rajadas de rádio rápidas várias vezes da mesma fonte, embora sem nenhum padrão discernível.

Esta nova fonte de FRB, que a equipe catalogou como FRB 180916.J0158 + 65, é o primeiro a produzir um periódico, ou padrão cíclico de rajadas de rádio rápidas. O padrão começa com um ruído, janela de quatro dias, durante o qual a fonte emite rajadas aleatórias de ondas de rádio, seguido por um período de 12 dias de silêncio no rádio.

Os astrônomos observaram que esse padrão de 16 dias de rajadas rápidas de rádio ocorreu de forma consistente ao longo de 500 dias de observações. "Este FRB que estamos relatando agora é como um relógio, "diz Kiyoshi Masui, professor assistente de física no Instituto Kavli de Astrofísica e Pesquisa Espacial do MIT. "É o padrão mais definitivo que vimos de uma dessas fontes. E é uma grande pista que podemos usar para começar a caçar a física do que está causando esses flashes brilhantes, que ninguém realmente entende. "

Masui é membro da colaboração CHIME / FRB, um grupo de mais de 50 cientistas liderado pela Universidade de British Columbia, Universidade McGill, Universidade de Toronto, e o Conselho Nacional de Pesquisa do Canadá, que opera e analisa os dados do Experimento Canadense de Mapeamento de Intensidade de Hidrogênio, ou CHIME, um radiotelescópio na Colúmbia Britânica que foi o primeiro a captar sinais da nova fonte FRB periódica.

A Colaboração CHIME / FRB publicou os detalhes da nova observação hoje na revista Natureza .

Uma exibição de rádio

Em 2017, CHIME foi erguido no Dominion Radio Astrophysical Observatory em British Columbia, onde rapidamente começou a detectar rajadas de rádio rápidas de galáxias em todo o universo, bilhões de anos-luz da Terra.

CHIME consiste em quatro grandes antenas, cada um com o tamanho e a forma de um half-pipe de snowboard, e é projetado sem peças móveis. Em vez de girar para focar em diferentes partes do céu, CHIME olha fixamente para o céu inteiro, usando processamento de sinal digital para localizar a região do espaço onde as ondas de rádio de entrada são originadas.

De setembro de 2018 a fevereiro de 2020, CHIME selecionou 38 rajadas de rádio rápidas de uma única fonte, FRB 180916.J0158 + 65, que os astrônomos rastrearam até uma região de agitação estelar nos arredores de uma enorme galáxia espiral, 500 milhões de anos-luz da Terra. A fonte é a fonte FRB mais ativa que o CHIME já detectou, e até recentemente era a fonte de FRB mais próxima da Terra.

Conforme os pesquisadores plotaram cada uma das 38 rajadas ao longo do tempo, um padrão começou a surgir:uma ou duas explosões ocorreriam ao longo de quatro dias, seguido por um período de 12 dias sem nenhuma explosão, após o qual o padrão se repetiria. Este ciclo de 16 dias ocorreu repetidamente ao longo dos 500 dias em que observaram a fonte.

"Essas explosões periódicas são algo que nunca vimos antes, e é um novo fenômeno na astrofísica, "Masui diz.

Cenários circulando

Exatamente qual fenômeno está por trás desse novo ritmo extragalático é uma grande incógnita, embora a equipe explore algumas ideias em seu novo artigo. Uma possibilidade é que as explosões periódicas possam vir de um único objeto compacto, como uma estrela de nêutrons, isso é girar e balançar - um fenômeno astrofísico conhecido como precessão. Supondo que as ondas de rádio emanem de um local fixo no objeto, se o objeto estiver girando ao longo de um eixo e esse eixo estiver apenas apontado na direção da Terra a cada quatro dos 16 dias, então, observaríamos as ondas de rádio como explosões periódicas.

Outra possibilidade envolve um sistema binário, como uma estrela de nêutrons orbitando outra estrela de nêutrons ou um buraco negro. Se a primeira estrela de nêutrons emite ondas de rádio, e está em uma órbita excêntrica que o aproxima brevemente do segundo objeto, as marés entre os dois objetos podem ser fortes o suficiente para fazer a primeira estrela de nêutrons deformar e estourar brevemente antes de se afastar. Esse padrão se repetiria quando a estrela de nêutrons voltasse ao longo de sua órbita.

Os pesquisadores consideraram um terceiro cenário, envolvendo uma fonte emissora de rádio que circunda uma estrela central. Se a estrela emite vento, ou nuvem de gás, então, toda vez que a fonte passa pela nuvem, o gás da nuvem pode aumentar periodicamente as emissões de rádio da fonte.

"Talvez a fonte esteja sempre emitindo essas explosões, mas só os vemos quando estão passando por essas nuvens, porque as nuvens agem como lentes, "Masui diz.

Talvez a possibilidade mais empolgante seja a ideia de que este novo FRB, e mesmo aqueles que não são periódicos ou mesmo repetidos, pode se originar de magnetares - um tipo de estrela de nêutrons que se acredita ter um campo magnético extremamente poderoso. Os detalhes dos magnetares ainda são um pouco misteriosos, mas os astrônomos observaram que eles ocasionalmente liberam grandes quantidades de radiação em todo o espectro eletromagnético, incluindo energia na banda de rádio.

"As pessoas têm trabalhado para fazer com que esses magnetares emitam rajadas de rádio rápidas, e essa periodicidade que observamos foi trabalhada nesses modelos para descobrir como tudo isso se encaixa, "Masui diz.

Muito recentemente, o mesmo grupo fez uma nova observação que apóia a ideia de que os magnetares podem, de fato, ser uma fonte viável para rajadas rápidas de rádio. No final de abril, O CHIME captou um sinal que parecia uma explosão rápida de rádio, vindo de um magnetar flamejante, cerca de 30, 000 anos-luz da Terra. Se o sinal for confirmado, este seria o primeiro FRB detectado em nossa própria galáxia, bem como a evidência mais convincente de magnetares como uma fonte dessas misteriosas faíscas cósmicas.