Avistar uma explosão de rádio rápida é ter muita sorte na hora e no local em que você aponta sua antena. Explosões rápidas de rádio, ou FRBs, são flashes de luz estranhamente brilhantes, registrados na banda de rádio do espectro eletromagnético, que brilham por alguns milissegundos antes de desaparecerem 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 explosões 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, do Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment, detectou 535 novos surtos de rádio durante seu primeiro ano de operação, entre 2018 e 2019.
Cientistas da 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, os surtos recém-descobertos parecem se enquadrar em duas classes distintas: aqueles que se repetem e aqueles que não. Os cientistas identificaram 18 fontes de FRB que explodiram repetidamente, enquanto o resto parece ser pontual. Os repetidores também parecem diferentes, com cada burst durando um pouco mais e emitindo frequências de rádio mais focalizadas do que bursts de FRBs únicos e 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 identificar 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 mais”, diz Kaitlyn Shin, membro do CHIME, estudante de graduação no Departamento de Física do MIT. “Com todas essas fontes, podemos realmente começar a obter uma imagem de como são os FRBs como um todo, o que a astrofísica pode estar conduzindo esses eventos e como eles podem ser usados para estudar o universo daqui para frente.”
Vendo flashes
O CHIME compreende quatro antenas de rádio parabólicas maciças, aproximadamente do tamanho e formato de half-pipes de snowboard, localizadas no Dominion Radio Astrophysical Observatory na Colúmbia Britânica, Canadá. CHIME é uma matriz estacionária, sem partes móveis. O telescópio recebe sinais de rádio todos os dias da metade do céu enquanto a Terra gira. Enquanto a maior parte da radioastronomia é feita girando um grande prato para focar a luz de diferentes partes do céu, CHIME encara, imóvel, o céu e foca os sinais de entrada usando um correlator – um poderoso processador de sinalização digital que pode trabalhar com grandes quantidades 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”, disse Kiyoshi Masui, professor assistente de física no MIT, que conduzirá 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, o CHIME detectou 535 novos surtos de rádio rápidos. Quando os cientistas mapearam suas localizações, eles descobriram que as explosões estavam uniformemente distribuídas no espaço, parecendo surgir de qualquer parte do céu. A partir dos FRBs que o CHIME foi capaz de detectar, os cientistas calcularam que rajadas de rádio rápidas, brilhantes o suficiente para serem vistas por um telescópio como o CHIME, ocorrem a uma taxa de cerca de 9.000 por dia em todo o céu – a estimativa mais precisa de FRBs em geral taxa até o momento.
“Essa é a beleza desse campo – os FRBs são realmente difíceis de ver, mas 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 os flashes das câmeras, você os veria o tempo todo se apenas olhasse para cima.”
Mapeando o universo
Conforme 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 fornecer pistas sobre a quantidade de gás por onde 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. À medida que o telescópio detecta mais FRBs, os cientistas esperam determinar exatamente que tipo de fenômenos exóticos podem gerar tais sinais ultrabreves e 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”, diz Shin. “Com um grande número de FRBs, podemos imaginar como o gás e a matéria são distribuídos em escalas muito grandes no universo. Assim, ao lado do mistério do que são os FRBs, há também o potencial empolgante dos FRBs como sondas cosmológicas poderosas no futuro.”
Publicado em 11/06/2021 11h49
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