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A pesquisadora da Universidade de Toronto, Amanda Cook, encontrou uma maneira de usar sinais brilhantes vindos de todo o universo para pesar a atmosfera da Via Láctea.
Os sinais de rádio que ela usou vêm do fenômeno astronômico conhecido como rajadas rápidas de rádio (FRBs) – objetos celestes enigmáticos que geram breves flashes de ondas de rádio e são considerados um dos maiores mistérios da astronomia.
Como um FRB gera simultaneamente ondas de rádio de alta frequência (o equivalente à luz azul) e ondas de rádio de baixa frequência (o equivalente à luz vermelha), pode-se esperar que as diferentes cores das ondas de rádio cheguem a um telescópio ao mesmo tempo. Mas não é isso que acontece. À medida que um FRB passa pelo gás, ele desacelera – mais nas altas frequências do que nas baixas. O resultado é um atraso entre as diferentes frequências ou cores que chegam ao nosso telescópio, efetivamente distorcendo o sinal da rajada de rádio no tempo.
Astrônomos como Cook chamam essa dispersão de “dispersão” e são capazes de usá-la como uma ferramenta para detectar gases invisíveis em todo o cosmos.
“Usar manchas para estudar o universo é como usar a conta de aquecimento de sua casa para descobrir como deve ter sido o clima durante o inverno”, diz Cook, que é Ph.D. candidato no Departamento de Astronomia e Astrofísica David A. Dunlap, e no Instituto Dunlap de Astronomia e Astrofísica, na Faculdade de Artes e Ciências.
“Da mesma forma que sua conta de aquecimento informa se foi um inverno rigoroso ou ameno – mas não como era a temperatura em qualquer data individual – a mancha que vemos nos permite inferir a quantidade total de material que o O sinal FRB encontrou em sua jornada do FRB para a Terra. Ele simplesmente não pode nos dizer como esse material foi distribuído ao longo do caminho.”
“O principal é que, independentemente de como o gás na frente do FRB é distribuído, um sinal FRB que é mais espalhado no momento em que atinge nossos telescópios deve ser produzido por um FRB que está mais distante da mesma forma que um caro aquecedor projeto de lei deve ter significado um inverno frio em geral”, continua ela.
Neste caso, Cook usou o método de dispersão para medir quanto gás está presente no halo da Via Láctea – uma “atmosfera” da Via Láctea que se estende para fora por cerca de meio milhão de anos-luz em todas as direções.
Usando sinais FRB coletados pelo radiotelescópio Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME), Cook e sua equipe descobriram que o halo da Via Láctea contém muito menos gás do que os modelos anteriores haviam previsto. Os resultados foram publicados no Astrophysical Journal em um estudo intitulado “An FRB Me Sent Me a DM”.
Embora tenha havido estudos anteriores aplicando técnicas relacionadas, esta é a primeira vez que o gás do halo foi medido usando uma grande amostra uniforme de FRBs – graças ao telescópio CHIME.
A equipe usou sinais FRB em diferentes distâncias da Terra para obter o resultado. Cook compara essa abordagem a tentar calcular a distância média de condução de diferentes cruzamentos da fronteira canadense até Toronto, fazendo amigos de diferentes estados americanos dirigirem até Toronto, informando apenas a distância total que eles dirigiram. As informações de seu amigo texano não serão particularmente úteis, mas a experiência de seus amigos de Michigan e Nova York pode ser muito mais perspicaz. E se você tem amigos que moram na fronteira, em Buffalo ou Detroit, as respostas deles fornecerão as informações de que você precisa.
Cook e seu supervisor, o professor Bryan Gaensler, trabalham nessa pesquisa desde que ela era aluna do primeiro ano de pós-graduação. “Acabou sendo muito mais difícil do que pensávamos”, diz Cook.
Foi difícil o suficiente para que ela, Gaensler e seus colegas realmente saíssem dos modelos astronômicos convencionais. Eles se voltaram para pesquisadores em um campo totalmente diferente – estatística – e pediram a esses colegas um novo conjunto de métodos para aplicar à sua abordagem.
“Esta é uma nova maneira empolgante de estudar nossa Via Láctea”, diz Gaensler, que também é autor da publicação. “Ainda estamos tentando descobrir o que realmente são rajadas rápidas de rádio, mas enquanto isso podemos usá-las como holofotes para estudar as coisas muito mais perto de casa.”
Cook e Gaensler observam que os sinais FRB podem ser usados para estudar a estrutura de tudo o que o sinal FRB passa em sua longa jornada, incluindo o material entre as galáxias, os halos de outras galáxias e o gás dentro das galáxias.
Enquanto isso, muitas outras descobertas de FRB são esperadas. Com ainda mais dados, Cook e sua equipe esperam criar um mapa 3D do halo da Via Láctea. “Cada FRB nos dá uma medida do halo da Via Láctea em uma direção, então, à medida que continuamos a coletá-los, podemos construir uma imagem detalhada”, diz Cook.
Além disso, ela observa que essas pistas contribuem para nossa compreensão do início do universo.
“Melhorar nosso conhecimento do halo da Via Láctea nos ajuda a aprender sobre a formação de nossa galáxia como um todo.”
Publicado em 03/04/2023 12h37
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