(Imagem: © NRAO Outreach / T. Jarrett (IPAC / Caltech); B. Saxton, NRAO / AUI / NSF))
Misteriosas rajadas repetidas de ondas de rádio que disparam em padrões aleatórios podem vir de estrelas de nêutrons que explodem asteróides com ventos magnéticos que viajam quase na velocidade da luz, descobriu um novo estudo.
As explosões rápidas de rádio, ou FRBs, são pulsos intensos de ondas de rádio que podem emitir mais energia em alguns milésimos de segundo do que o sol em quase um século. Os cientistas só descobriram FRBs em 2007, e muito permanece desconhecido sobre suas origens devido à sua breve existência.
Como as explosões rápidas de rádio são raras e brilhantes – são visíveis em milhões ou até bilhões de anos-luz – os pesquisadores freqüentemente presumem que elas se originam de eventos cataclísmicos, como erupções estelares ou estrelas de nêutrons em colisão. (Estrelas de nêutrons são corpos de estrelas que morreram em explosões catastróficas conhecidas como supernovas; a gravidade desses remanescentes estelares é poderosa o suficiente para esmagar prótons e elétrons juntos para formar nêutrons.)
O mistério das explosões rápidas de rádio se aprofundou quando os cientistas descobriram a primeira explosão rápida de rádio em 2016. Quando os astrônomos veem padrões repetidos em eventos celestes, eles costumam pensar que a mecânica celeste pode desempenhar um papel – digamos, um planeta completando uma órbita em torno de sua estrela, ou uma estrela de nêutrons de rotação rápida conhecida como pulsar que emite ondas de rádio de seus pólos magnéticos, brilhando como um farol visto da perspectiva da Terra.
Mas as explosões de rádio no evento de 2016, estranhamente, tiveram um timing aleatório.
Asteróides e estrelas de nêutrons
Agora os pesquisadores sugerem que asteróides orbitando estrelas de nêutrons podem ajudar a explicar pelo menos algumas rajadas de rádio rápidas e repetitivas, mesmo aquelas com tempo aleatório. A chave para este conceito é que fortes ventos de partículas freqüentemente sopram não apenas de estrelas vivas como o nosso sol, mas também de estrelas mortas, como pulsares. Como os pulsares são altamente magnéticos, seus ventos também o são, e como os pulsares giram rapidamente, completando centenas de revoluções por segundo, seus ventos podem explodir a velocidades relativísticas – ou seja, quase à velocidade da luz.
Os cientistas calcularam que um objeto orbitando um pulsar – talvez um asteróide – criaria uma esteira no vento do pulsar. Uma corrente elétrica circularia ao redor dessa esteira e, quando o vento do pulsar cruzar essa esteira, calcularam os pesquisadores, as perturbações magnéticas resultantes gerariam um feixe muito estreito e extremamente intenso de ondas de rádio.
Os pesquisadores notaram que asteróides de 0,6 a 6 milhas de largura (1 a 10 quilômetros) orbitando seus pulsares em uma unidade astronômica (UA) ou mais próxima gerariam rajadas de rádio rápidas com as intensidades detectadas até agora, especialmente se os pulsares tivessem campos magnéticos poderosos. (Uma UA é a distância média entre a Terra e o Sol, que é cerca de 93 milhões de milhas ou 150 milhões de quilômetros.)
Os cientistas notaram que asteróides passando através dos ventos altamente magnéticos e super rápidos de um pulsar gerariam intensos feixes de rádio continuamente. Mas os astrônomos na Terra só veriam esses feixes como rajadas, durante os raros casos em que as estrelas de nêutrons, asteróides e telescópios na Terra se alinhavam.
“A curta duração das explosões de rádio é causada pelo curto tempo durante o qual nós, observadores, ficamos no feixe de rádio”, disse o autor do estudo Fabrice Mottez, astrofísico do Centro Nacional Francês de Pesquisa Científica e do Observatório de Paris. .
Enfrentando os ventos magnetares
Os pesquisadores também exploraram como podem parecer rajadas de rádio rápidas e repetitivas quando criadas por asteróides voando através dos ventos altamente magnéticos e relativísticos dos magnetares, um tipo raro de estrela de nêutrons que são os ímãs mais fortes do cosmos. Eles descobriram que asteróides ao redor dos magnetares podem gerar rajadas de rádio rápidas cerca de mil vezes mais poderosas do que o mais forte visto até hoje.
Se esta explicação estiver correta, os padrões aleatórios em rajadas de rádio rápidas repetidas são provavelmente causados por um aglomerado de asteróides interferindo com os ventos da estrela de nêutrons, observaram os cientistas, ao invés de uma única rocha. “Em nosso modelo, existem algumas centenas de asteróides, cada um deles com seu próprio feixe”, disse Mottez. Um exoplaneta carregado de lua em torno de um pulsar ou magnetar também poderia explicar o fenômeno, observaram os pesquisadores.
As interações gravitacionais entre asteróides em enxames podem levar a irregularidades em cada uma de suas órbitas, o que também levaria a irregularidades no tempo de quaisquer explosões detectadas pelos astrônomos, disse Mottez.
Além disso, os campos magnéticos dos ventos pulsar e magnetar flutuariam regularmente no tempo com as taxas de rotação dessas estrelas de nêutrons, o que, por sua vez, influenciaria as direções dos feixes de rádio de qualquer objeto em órbita, tornando o tempo potencialmente mais aleatório, ele adicionado. Outra causa da aleatoriedade, talvez a mais importante, seria a turbulência do vento, disse ele.
Os cientistas detalharam suas descobertas em um artigo aceito em 7 de outubro pela revista Astronomy and Astrophysics, que também foi postado no servidor de pré-impressão arXiv.org.
Publicado em 06/11/2020 00h36
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