2747: Explosão rádio enigmática ilumina o halo tranquilo de uma galáxia

CIÊNCIA

O sinal de FRB 181112 era composto por diversas pulsações, cada uma com menos de 40 micros-segundos de duração (10.000 vezes mais curtas que um piscar de olhos). Esta curta duração das pulsações dá-nos um limite superior para a densidade do gás do halo da galáxia atravessada, uma vez que a passagem por um meio mais denso alargaria a duração do sinal rádio.
Crédito: ESO/M. Kornmesser

Com o auxílio do VLT (Very Large Telescope) do ESO, os astrónomos observaram pela primeira vez uma rápida explosão de ondas rádio a passar por um halo galáctico. Com uma duração de menos de um milissegundo, esta explosão enigmática de ondas rádio cósmicas chegou quase imperturbável até à Terra, sugerindo assim que o halo da galáxia atravessado tem uma densidade surpreendentemente baixa e um campo magnético bastante fraco. Esta nova técnica poderá ser usada para explorar halos esquivos de outras galáxias.

Utilizando um mistério cósmico para investigar outro, os astrónomos analisaram o sinal de uma rápida explosão de ondas rádio no intuito de estudarem o gás difuso existente no halo de uma galáxia massiva. Em Novembro de 2018, o rádio telescópio ASKAP (Australian Square Kilometre Array Pathfinder) observou uma rápida explosão de ondas rádio, chamada FRB 181112. Observações de seguimento levadas a cabo com o VLT e outros telescópios revelaram que as pulsações rádio passaram pelo halo de uma galáxia massiva na sua trajectória até à Terra. Esta descoberta permitiu aos astrónomos analisar os sinais rádio no intuito de extrair informações sobre a natureza do halo de gás.

“O sinal da rápida explosão rádio expôs a natureza do campo magnético existente em torno da galáxia e a estrutura do halo de gás. O estudo demonstra uma nova técnica para explorar a natureza dos halos das galáxias,” disse J. Xavier Prochaska, professor de Astronomia e Astrofísica na Universidade de Santa Cruz, Califórnia, EUA, autor principal de um artigo científico que apresenta estes novos resultados e que foi publicado a semana passada na revista Science.

Os astrónomos ainda não sabem o que causa as rápidas explosões de ondas rádio e apenas recentemente conseguiram localizar as galáxias que deram origem a alguns destes novos sinais rádio muito brilhantes e curtos. “Assim que sobrepusemos as imagens rádio e visíveis, vimos logo que esta explosão rádio passava pelo halo de uma galáxia localizada mais perto de nós e que, pela primeira vez, tínhamos uma maneira directa de investigar a matéria que rodeia esta galáxia, matéria esta que é invisível doutro modo,” disse a co-autora do artigo Cherie Day, estudante de doutoramento na Universidade de Tecnologia de Swinburne, na Austrália.

Um halo galáctico contém tanto matéria escura como normal ou bariónica, esta última encontrando-se essencialmente sob a forma de um gás quente ionizado. Enquanto a parte luminosa de uma galáxia massiva pode ter uma dimensão de cerca de 30.000 anos-luz, o seu halo mais ou menos esférico apresenta um diâmetro dez vezes maior. O gás do halo alimenta a formação estelar, à medida que se move em direcção ao centro da galáxia, enquanto outros processos, tais como explosões de super-novas, podem lançar material para fora das regiões de formação estelar e em direcção ao halo galáctico. Uma das razões pelas quais os astrónomos estudam o gás do halo prende-se com o facto de tentarem compreender melhor estes processos de ejecção, os quais podem “desligar” a formação estelar.

“O halo desta galáxia é surpreendentemente calmo,” diz Prochaska. “O sinal rádio passou pela galáxia quase sem ser perturbado, o que contradiz modelos anteriores que previam o que deveria acontecer a explosões rádio nestas circunstâncias.”

O sinal de FRB 181112 era composto por diversas pulsações, cada uma com menos de 40 micros-segundos de duração (10.000 vezes mais curtas que um piscar de olhos). Esta curta duração das pulsações dá-nos um limite superior para a densidade do gás do halo, uma vez que a passagem por um meio mais denso alargaria a duração do sinal rádio. Os investigadores calcularam que a densidade do gás do halo deverá ser inferior a 0,1 átomos por centímetro cúbito (equivalente a algumas centenas de átomos num volume correspondente a um balão de criança). A densidade limita também a possibilidade de existência de turbulência ou nuvens de gás frio no halo. Frio aqui é um termo relativo, referindo-se a temperaturas de cerca de 10.000º C, comparativamente ao gás quente do halo com cerca de 1 milhão de graus Celsius.

“Tal como o ar estremece num dia quente de verão, também a atmosfera ténue nesta galáxia massiva deveria deformar o sinal da explosão das rápidas ondas rádio. Em vez disso, recebemos um sinal tão limpo e nítido que não existe praticamente nenhuma assinatura do gás por onde passou,” disse o co-autor Jean-Pierre Macquart, astrónomo no ICRAR (International Center for Radio Astronomy Research) da Universidade de Curtin, na Austrália.

O estudo não encontrou evidências de nuvens turbulentas frias ou pequenos nodos densos de gás frio. O sinal de rádio também nos deu informação sobre o campo magnético do halo, o qual é muito fraco — um milhar de milhões de vezes mais fraco que o de um imã de frigorífico.

Nesta altura, com resultados para apenas um halo galáctico, os investigadores não podem dizer se a densidade baixa e campo magnético fraco que mediram são invulgares ou se estudos anteriores de halos galácticos sobrestimaram estas propriedades. Prochaska espera que o ASKAP e outros rádio telescópios usem mais explosões de ondas rádio rápidas para estudarem outros halos galácticos e investigar as suas propriedades.

“Esta galáxia pode ser especial,” disse Prochaska. “Temos que utilizar explosões de rápidas ondas rádio para estudar dezenas ou centenas de galáxias com uma grande variedade de massas e idades para investigarmos a população completa.” Telescópios ópticos como o VLT do ESO desempenham um papel importante ao revelar quão longe se encontra a galáxia que deu origem a cada explosão de ondas rádio, assim como se a explosão passou através do halo de alguma galáxia situada mais perto de nós.

Astronomia On-line
1 de Outubro de 2019

 

2490: Descobertas oito novas fontes de Explosões Rápidas de Rádio vindas do Espaço

CIÊNCIA

CHIME
O radiotelescópio CHIME permitiu descobrir 8 novas fontes de FRBs

As Explosões Rápidas de Rádio (Fast Radio Bursts, FRBs) são dos enigmas mais intrigantes da astronomia moderna. Estes sinais de rádio, por norma, duram milésimos até desaparecer, mas alguns repetem-se de forma irregular.

Desde a descoberta das primeiras explosões rápidas de rádio em 2007, dezenas de sinais foram detectados. A maioria destes FRBs são de eventos pontuais, mas em 2015 a origem de uma explosão foi identificada no local de outra explosão, detectada em 2012.

Desde então, esta fonte, conhecida como FRB 121102, emitiu mais de cem sinais desconcertantes, que se repetem em ciclos irregulares. Durante anos o FRB 121102 era a única fonte conhecida destes sinais, mas em Janeiro uma segunda fonte foi descoberta — seguida por uma terceira em Junho.

Mas agora, uma equipa de astrónomos da McGill University, no Canadá, descobriu nada menos que oito novas fontes de FRBs. A descoberta foi apresentada num artigo publicado em Maio na revista Astrophysical Journal Letters.

Através do radiotelescópio CHIME (Experiência Canadiana de Mapeamento de Intensidade de Hidrogénio), os investigadores conseguiram observar duas explosões de seis fontes, enquanto outras emitiram três explosões.

De acordo com a New Atlas, a fonte que mais chamou a atenção dos cientistas, foi a que lançou 10 explosões no período de quatro meses de observação.

Um dos maiores enigmas dos FRBs é perceber quão próximos os sinais de repetição e os de não repetição são, e se estes vêm do mesmo tipo de objetos ou ambientes.

Ao comparar os novos sinais com os já conhecidos, a equipa de investigadores reparou que as medidas de dispersão — que explicam como é que o sinal fica “esticado” enquanto viaja pelo cosmos — parecem estar ao mesmo alcance para os dois tipos de fonte FRBs.

Com isto, os sinais de repetição tendem a durar mais do que os sinais de não repetição. E ainda, depois do fenómeno das 10 explosões, alguns dos novos sinais também foram encontrados a emitir sub-explosões mais fracas.

Os investigadores concluíram que os fenómenos podem ser oriundos de fontes diferentes ou, pelo menos, de fontes semelhantes em condições diferentes.

Os sinais do FRB 121102 foram encontrados completamente distorcidos, o que significa que a sua origem pode estar muito próxima de um buraco negro, de uma nebulosa ou de uma remanescente de super-nova. Nem todas as repetições podem viver nestas condições extremas, o que pode mudar os seus sinais.

DR, ZAP //

Por DR
22 Agosto, 2019