A rajada de rádio rápida (FRB) 190520 recém-descoberta mostra um comportamento único em comparação com outros FRBs descobertos até agora. Essa explosão cósmica desviante foi observada por uma equipe internacional, co-liderada por pesquisadores da West Virginia University e do Center for Gravitational Waves and Cosmology. Justamente quando você pensa que entende o padrão, surge um estranho atípico e o força a reavaliar tudo o que sabe.
A professora Sarah Burke-Spolaor junto com o assistente de pós-graduação Kshitij Aggarwal, ambos do Departamento de Física e Astronomia da WVU e do Centro de Ondas Gravitacionais e Cosmologia, publicaram suas descobertas na Nature . No artigo, eles descrevem a observação do comportamento único da rápida explosão de rádio chamada FRB 190520.

Além disso, as estudantes de pós-graduação da West Virginia University Jessica Sydnor e Reshma Thomas desempenharam papéis críticos na descoberta.

Thomas trabalhou em estreita colaboração com Burke-Spolaor para obter dados de acompanhamento do FRB para entender melhor algumas das propriedades interessantes encontradas pela descoberta inicial. Snyder ajudou Burke-Spolaor na geração de imagens e na interpretação de imagens para cruzar os resultados vistos pelos colaboradores do FAST.

O estranho

FRBs são pulsos de rádio transitórios causados ​​por fontes astrofísicas localizadas bem além da nossa galáxia, a Via Láctea. Embora as origens desses flashes extragalácticos de duração de milissegundos ainda não sejam totalmente compreendidas, os pesquisadores estão se aproximando do mistério a cada nova descoberta. Este FRB, FRB 190520, provou ser único o suficiente para ser considerado um outlier entre todos os FRBs conhecidos. Primeiro, foi classificado como repetidor. Um repetidor é um FRB que repete seus pulsos aleatoriamente. Normalmente, os FRBs são imprevisíveis, mas os repetidores são mais confiáveis, mas também são raros. Com comportamentos repetidos, os pesquisadores podem focar e observar melhor os dados com relativa precisão e mapear rajadas repetidas, o que auxilia em observações futuras. O FRB 190520 é um dos FRBs de repetição mais ativos já observados.

Além disso, esta é apenas a segunda FRB localizada, de mais de 20 FRBs localizadas, com uma fonte de rádio persistente associada a ela. Localização é quando um local de FRB é identificado em uma área muito pequena no espaço, conectando o FRB a uma galáxia hospedeira próxima a esse local. Observações da galáxia hospedeira de FRB 190520 mostraram que ela está muito mais próxima do que o esperado. No geral, estava se comportando de maneira muito diferente de outros FRBs, levando a mais perguntas da equipe. Por que este era diferente? O que estava fazendo com que ele se comportasse de maneira diferente? O comportamento é devido ao próprio FRB real ou à sua galáxia hospedeira? Esta galáxia hospedeira poderia dar aos astrônomos mais pistas que poderiam preencher mais peças do quebra-cabeça cosmológico?

Vamos começar a entender como a descoberta se desenrolou.

O primeiro FRB foi descoberto em 2007 pelo professor Duncan Lorimer da West Virginia University, pela professora Maura McLaughlin e um estudante de graduação trabalhando com Lorimer, D. Narkevic, enquanto analisava dados de arquivo registrados pelo Observatório Parkes. Esta explosão foi originalmente apelidada de Lorimer Burst. Essa descoberta abriu as portas para todo um campo de estudo em torno das FRBs. O FRB 190520 foi descoberto por pesquisadores usando o FAST (Five-hundred-meter Aperture Spherical Radio Telescope) em 2019. Em 2020, uma equipe de pesquisadores observou o FRB 190520 usando o observatório VLA (Karl G. Jansky Very Large Array) e encontrou características notáveis , muito exclusivo para este FRB em particular.

Avançando 14 anos, o FRB 190520 desperta uma série de novas perguntas.

Como você sabe a localização de um FRB?

Assim como o efeito Doppler, os astrônomos usam o que é chamado de desvio para o vermelho, ou o comprimento de onda da luz que é esticada à medida que as ondas sonoras se movem pelo espaço. Muito parecido com o som que uma ambulância faz; ele muda e aumenta de tom à medida que se move em direção a você e depois diminui de tom à medida que se afasta de você. As ondas de luz se movem de forma semelhante. A luz se desloca para o lado vermelho do espectro para objetos que estão distantes e se afastando de nós e permite que os astrônomos meçam e calculem a velocidade de uma galáxia em relação à Terra.

Combinando tudo o que sabia sobre o FRB, a equipe usou o sistema de observação Realfast no VLA para observar e coletar dados onde detectaram uma fonte de rádio persistente (PRS) colocada com o FRB 190520.  Usando a posição do FRB com realfast, a equipe pesquisou para a galáxia hospedeira e identificou a galáxia hospedeira, uma galáxia anã, a uma distância de ~0,2. A equipe não tem certeza se o PRS está relacionado ao FRB ou algo próximo ao FRB em seu ambiente. Existem muitas teorias em torno de ambos os cenários. Este é o início de uma melhor compreensão dos repetidores que também são co-localizados.

Cálculos de viagem usando a medida de dispersão

O plasma que ocupa o espaço "vazio" entre estrelas e galáxias na verdade faz com que a luz diminua, e esse efeito se torna mais extremo em frequências de rádio mais baixas. Isso faz com que os sinais de alta frequência de rádio cheguem primeiro e os sinais de baixa frequência de rádio cheguem mais tarde, fazendo com que os FRBs demonstrem um "assobio" descendente nos dados. A duração desse tom descendente pode ser usada para calcular a quantidade de gás e matéria pela qual ele passou, dando a eles uma ideia de quão longe ele se originou. A Medida de Dispersão (DM) nos dá muitas informações sobre nosso universo porque nos fala sobre a distribuição de elétrons no espaço. À medida que os pulsos de um FRB distante se movem através da matéria, como gás e plasma dentro do universo, os sons dos pulsos estão refletindo em elétrons dentro do meio intergaláctico (fora de nossa própria galáxia) causando mudanças no pulso. Os astrônomos podem calcular a dispersão dentro da Via Láctea, nossa própria galáxia. Além da Via Láctea, a dispersão no meio intergaláctico é desconhecida, então os pesquisadores precisam preencher os espaços em branco com estimativas calculadas. Pode haver muita matéria escondida no meio intergaláctico; outro quebra-cabeça para outro dia.

DM de FRB 190520

Ao calcular sua medida de dispersão, a equipe descobriu que era muito grande. A medida de dispersão (DM) é usada para estimar o quão longe o FRB poderia estar, e baseado apenas no DM, ele deveria estar muito longe, mas combinado com o redshift, não estava longe; apenas o oposto. Foi muito perto. Com base nas observações existentes usando a relação redshift/DM, as características deste FRB provaram ser muito únicas, até mesmo um outlier. Este cálculo inovador agora desafia as relações DM-redshift que são usadas rotineiramente na análise de FRBs para determinar as distâncias para FRBs.

O Atípico

FRB 190520 novamente teve que provar sua singularidade. Seu DM era muito grande, o que normalmente é usado para estimar o quão longe o FRB poderia ser localizado. Com base apenas no DM, deveria estar muito longe, mas o redshift provou o contrário. Na verdade, estava muito perto da Terra.

Se todos os FRBs se comportarem da mesma maneira, podemos usá-los para servir como ponto médio. Mas se tivermos FRBs desviantes, como FRB 190520, as médias não serão apresentadas de maneira uniforme. Em outras palavras, isso pode fazer com que a média conhecida seja mais ampla devido aos valores discrepantes óbvios na mistura.

De acordo com Aggarwal, o FRB 190520 poderia lançar estimativas e suposições iniciais pela janela.

O FRB 190520 está provando ser um portal de contínuas incógnitas. Este outlier e sua galáxia hospedeira agora abriram mais questões ao redor do mundo cósmico dos FRBs, intrigando pesquisadores com mais curiosidade científica. Os pesquisadores usaram esses FRBs para tirar conclusões importantes sobre outras áreas de pesquisa relacionadas ao universo, como sua evolução. “Se você contar todas as estrelas, gás e outras coisas luminosas que podemos ver, com base em observações cosmológicas, deve haver mais matéria perdida, mas não temos essas medições diretas”, explica Burke Spolaor. Os FRBs podem sondar o espaço entre as galáxias, ajudando a preencher os detalhes desconhecidos sobre o meio intergaláctico, incluindo a matéria oculta.

Algo está acontecendo com o FRB 190520, e queremos saber mais! A galáxia hospedeira, ou o ambiente ao redor desta FRB tem algo único acontecendo, o que poderia contribuir para uma dispersão tão alta. A localização é a chave para entender melhor os valores discrepantes como o FRB 190520, identificando o FRB para sua galáxia-mãe e estimando sua distância exata.

A cada descoberta, o quebra-cabeça se torna mais complexo, oferecendo mais respostas para perguntas relacionadas à evolução do universo e além.

Embora atualmente seja uma anomalia, é bem possível que, em cinco ou dez anos, possa ser considerado normal à medida que mais detalhes sobre a repetição de FRBs, como o FRB 190520, são descobertos. + Explorar mais

Estranha explosão de rádio levanta novas questões