Os astrônomos passaram os últimos doze anos procurando por explosões rápidas de rádio (FRBs) – flashes de ondas de rádio que vêm do espaço sideral e duram apenas milissegundos. E depois de uma dúzia de anos de trabalho, ainda não sabemos exatamente o que os causa, apenas que deve ser algo muito poderoso, pois claramente viajaram muito (bilhões de anos-luz).
FRBs são difíceis de estudar porque são imprevisíveis, difíceis de detectar, e quando você encontra um, você precisa de um tipo especial de telescópio para obter a resolução correta para descobrir de qual galáxia ele veio.
A maioria dos FRBs aparece apenas uma vez, embora alguns por cento deles sejam “repetidores” que reaparecem no mesmo ponto no céu (embora não em qualquer padrão regular).
Em uma pesquisa publicada esta semana na Science, conseguimos localizar a galáxia de uma FRB única – a primeira vez que alguém fez isso. Em 2017, outra equipe determinou a galáxia de casa de um repetidor, mas é um trabalho (relativamente) fácil: ele repete, então você tem a chance de apontar outros telescópios naquele ponto no céu. Nosso desafio foi muito mais difícil.
Nossa FRB é chamada 180924. Determinamos que ela se originou em uma galáxia com o nome cativante de DES J214425.25-405400.81, que fica a cerca de 4 bilhões de anos-luz de distância na constelação de Grus (o guindaste).
Então, como fizemos isso?
Há alguns anos estamos usando o mais novo telescópio da CSIRO, o Australian Square Kilometre Array Pathfinder (ASKAP), para encontrar algumas rajadas de rádio rápidas.
Mas nos últimos meses temos configurado nosso novo aplicativo matador, um “replay ao vivo” que nos permite localizar um FRB pela primeira vez.
Um de nós (Shivani) trabalhava tarde da noite, estudando uma FRB previamente descoberta e também monitorando as observações em andamento da ASKAP. Por volta das 01:00, ela percebeu que o software da ASKAP havia parado de funcionar e o ASKAP não estava gravando nenhum dado. Ela reiniciou o software e foi para a cama.
Na manhã seguinte, Shivani acordou, checou sua caixa de entrada e viu que ASKAP lhe enviara uma linda mensagem: havia encontrado um FRB!
Mas isso significava mais do que isso: sabíamos que nossa nova ação ao vivo tinha funcionado e finalmente seríamos capazes de descobrir a casa desta FRB.
Keith viu a mensagem de ASKAP também, e correu torcendo por sua casa, acordando seus filhos (que estavam tão satisfeitos quanto ele, tendo vivido a busca do pai por FRBs desde o primeiro dia).
Em seguida, seguiu-se um frenesi de dez dias de processamento de dados, codificação, verificação e checagem dupla. Pararíamos com nada menos que o nome, endereço e número de telefone dessa explosão.
Nós dividimos nossa equipe em dois grupos que funcionaram independentemente. Quando chegou a hora da verificação final, colocamos duas imagens uma em cima da outra e elas concordaram. Os dois grupos localizaram este FRB exatamente na mesma parte do céu. Nós determinamos sua posição dentro do tamanho de uma galáxia. Se houvesse uma galáxia, saberíamos a casa do FRB.
Lar Doce Lar
Nós pesquisamos um arquivo de imagens ópticas e rapidamente encontramos uma galáxia no lugar certo. Então nós notificamos nossos colaboradores ao redor do mundo, que estavam esperando para acionar telescópios quando lhes demos uma galáxia para olhar.
Eles usaram três dos maiores telescópios ópticos do mundo – Keck, Gemini South e o Very Large Telescope do European Southern Observatory – para fazer uma imagem detalhada da galáxia e capturar espectros (que nos dão a distância).
Quando os dados chegaram, tudo foi uma surpresa. A única outra galáxia “de casa” que tivemos que comparar foi a do repetidor. A galáxia do nosso FRB era mil vezes maior e continha estrelas muito mais antigas.
Além do mais, nosso FRB não veio do centro da galáxia, como alguns astrônomos esperavam, mas de seus arredores (ou pelo menos de seus subúrbios). No mínimo, isso significa que nosso FRB não foi produzido por um gigantesco buraco negro no centro da galáxia (uma das muitas ideias que tem sido oferecida).
Mesmo com apenas uma amostra de dois, podemos dizer que os FRBs possuem diversas galáxias domésticas.
Uma mina de ouro cosmológica
Além do mais, agora podemos identificar de onde as explosões vêm, podemos usá-las como ferramentas.
Os FRBs interagem com a matéria à medida que viajam pelo espaço e são alterados por todos esses encontros. Podemos “ler” essas alterações, combiná-las com o quanto os FRBs vieram e descobrir quanto de matéria eles encontraram.
Esperamos que isso venha a revelar a chamada “matéria perdida” que os astrônomos vêm sofrendo há anos. Esta não é a notória “matéria escura” (cuja natureza não sabemos), mas apenas a matéria bariônica comum que achamos que deveria estar no espaço, mas que ainda não foi capaz de detectar muito bem. Finalmente poderemos arrumar nossa contabilidade cósmica.
O que esta na loja?
A próxima tarefa é localizar muitas FRBs de modo a obter o suficiente para entender sua evolução cósmica, o tipo de galáxias de onde elas vêm e, finalmente, resolver o mistério de suas origens. A diversão só começou!
Publicado em 30/06/2019
Artigo original: https://phys.org/news/2019-06-fast-radio-galaxy.html
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