Avistar uma explosão de rádio rápida é ter muita sorte na hora e no local em que você aponta sua antena. Rádios rápidas, ou FRBs, são flashes de luz estranhamente brilhantes, registrando-se na banda de rádio do espectro eletromagnético, que brilham por alguns milissegundos antes de desaparecer sem deixar vestígios.

Esses breves e misteriosos faróis foram vistos em várias e distantes partes do universo, bem como em nossa própria galáxia. Suas origens são desconhecidas, e sua aparência é imprevisível. Desde que o primeiro foi descoberto em 2007, os radioastrônomos só avistaram cerca de 140 rajadas em seus escopos.

Agora, um grande radiotelescópio estacionário na Colúmbia Britânica quase quadruplicou o número de rajadas de rádio rápidas descobertas até agora. O telescópio, conhecido como CHIME, para o Experimento Canadense de Mapeamento de Intensidade de Hidrogênio, detectou 535 novos surtos de rádio rápidos durante seu primeiro ano de operação, entre 2018 e 2019.

Cientistas com a colaboração CHIME, incluindo pesquisadores do MIT, reuniram os novos sinais no primeiro catálogo FRB do telescópio, que eles apresentarão esta semana no Encontro da Sociedade Astronômica Americana.

O novo catálogo expande significativamente a biblioteca atual de FRBs conhecidos, e já está fornecendo pistas sobre suas propriedades. Por exemplo, as explosões recém-descobertas parecem se enquadrar em duas classes distintas:aquelas que se repetem, e aqueles que não o fazem. Os cientistas identificaram 18 fontes de FRB que estouram repetidamente, enquanto o resto parece ser único. Os repetidores também parecem diferentes, com cada rajada durando um pouco mais e emitindo frequências de rádio mais focadas do que rajadas simples, FRBs não repetidos.

Essas observações sugerem fortemente que repetidores e únicos surgem de mecanismos e fontes astrofísicas separados. Com mais observações, os astrônomos esperam em breve determinar as origens extremas desses sinais curiosamente brilhantes.

"Antes do CHIME, havia menos de 100 FRBs descobertos no total; agora, após um ano de observação, descobrimos centenas de outros, "diz o membro do CHIME Kaitlyn Shin, um estudante de pós-graduação no Departamento de Física do MIT. "Com todas essas fontes, podemos realmente começar a ter uma imagem de como são os FRBs como um todo, o que a astrofísica pode estar impulsionando esses eventos, e como eles podem ser usados ​​para estudar o universo daqui para frente. "

Vendo flashes

CHIME compreende quatro antenas de rádio parabólicas maciças, aproximadamente o tamanho e a forma de half-pipes de snowboard, localizado no Dominion Radio Astrophysical Observatory em British Columbia, Canadá. CHIME é uma matriz estacionária, sem peças móveis. O telescópio recebe sinais de rádio todos os dias da metade do céu enquanto a Terra gira. Embora a maior parte da radioastronomia seja feita girando um grande prato para focar a luz de diferentes partes do céu, CHIME encara, imóvel, no céu, e concentra os sinais de entrada usando um correlator - um poderoso processador de sinalização digital que pode trabalhar com grandes quantidades de dados, a uma taxa de cerca de 7 terabits por segundo, equivalente a uma pequena porcentagem do tráfego mundial da Internet.

"O processamento digital de sinais é o que torna o CHIME capaz de reconstruir e 'olhar' em milhares de direções simultaneamente, "diz Kiyoshi Masui, professor assistente de física no MIT, quem irá liderar a apresentação do grupo na conferência. "Isso é o que nos ajuda a detectar FRBs mil vezes mais do que um telescópio tradicional."

Durante o primeiro ano de operação, CHIME detectou 535 novos surtos de rádio rápidos. Quando os cientistas mapearam suas localizações, eles descobriram que as rajadas foram distribuídas uniformemente no espaço, parecendo surgir de todas e quaisquer partes do céu. Dos FRBs que o CHIME foi capaz de detectar, os cientistas calcularam que estouro de rádio rápido, brilhante o suficiente para ser visto por um telescópio como CHIME, ocorrem a uma taxa de cerca de 9, 000 por dia em todo o céu - a estimativa mais precisa da taxa geral de FRBs até o momento.

"Essa é a beleza desse campo - os FRBs são realmente difíceis de ver, mas eles não são incomuns, "diz Masui, que é membro do Instituto Kavli de Astrofísica e Pesquisa Espacial do MIT. "Se seus olhos pudessem ver os flashes do rádio da mesma forma que você vê os flashes das câmeras, você os veria o tempo todo se apenas olhasse para cima. "

Mapeando o universo

À medida que as ondas de rádio viajam pelo espaço, qualquer gás interestelar, ou plasma, ao longo do caminho, pode distorcer ou dispersar as propriedades e a trajetória da onda. O grau de dispersão de uma onda de rádio pode dar pistas de quanto gás ela passou, e possivelmente a distância que percorreu de sua fonte. Para cada um dos 535 FRBs que o CHIME detectou, Masui e seus colegas mediram sua dispersão, e descobriram que a maioria das explosões provavelmente se originou de fontes distantes dentro de galáxias distantes. O fato de as explosões serem brilhantes o suficiente para serem detectadas pelo CHIME sugere que elas devem ter sido produzidas por fontes extremamente energéticas. Conforme o telescópio detecta mais FRBs, os cientistas esperam determinar exatamente que tipo de fenômeno exótico pode gerar tal ultrabright, sinais ultrarrápidos.

Os cientistas também planejam usar as explosões, e suas estimativas de dispersão, para mapear a distribuição de gás em todo o universo.

"Cada FRB nos dá algumas informações de quão longe eles se propagaram e por quanto gás eles se propagaram, "Shin diz." Com um grande número de FRBs, podemos, com sorte, descobrir como o gás e a matéria são distribuídos em escalas muito grandes no universo. Então, ao lado do mistério do que são os próprios FRBs, há também o potencial empolgante dos FRBs como sondas cosmológicas poderosas no futuro. "

Os pesquisadores anunciarão esses resultados na 238ª reunião da AAS na quarta-feira, 9 de junho.