Astrônomos usando o telescópio espacial Hubble da NASA traçaram a localização de cinco breves e poderosas explosões de rádio nos braços espirais de cinco galáxias distantes.
Chamados de rajadas rápidas de rádio (FRBs), esses eventos extraordinários geram tanta energia em um milésimo de segundo quanto o sol em um ano. Como esses pulsos de rádio transitórios desaparecem em muito menos do que um piscar de olhos, os pesquisadores têm dificuldade em rastrear de onde vêm, muito menos em determinar que tipo de objeto ou objetos os está causando. Portanto, na maioria das vezes, os astrônomos não sabem exatamente para onde olhar.
Localizar de onde vêm essas explosões e, em particular, de quais galáxias elas se originam, é importante para determinar que tipos de eventos astronômicos desencadeiam esses flashes intensos de energia. A nova pesquisa do Hubble de oito FRBs ajuda os pesquisadores a restringir a lista de possíveis fontes de FRB.
Luz na noite
O primeiro FRB foi descoberto em dados arquivados registrados pelo observatório de rádio Parkes em 24 de julho de 2001. Desde então, os astrônomos descobriram até 1.000 FRBs, mas eles só foram capazes de associar cerca de 15 deles a galáxias específicas.
“Nossos resultados são novos e empolgantes. Esta é a primeira visão de alta resolução de uma população de FRBs, e o Hubble revela que cinco deles estão localizados perto ou nos braços espirais de uma galáxia”, disse Alexandra Mannings da Universidade da Califórnia, Santa Cruz, o principal autor do estudo. “A maioria das galáxias são massivas, relativamente jovens e ainda estão formando estrelas. A imagem nos permite ter uma ideia melhor das propriedades gerais da galáxia hospedeira, como sua massa e taxa de formação de estrelas, bem como sondar o que está acontecendo certo na posição FRB porque o Hubble tem uma resolução excelente. ”
No estudo do Hubble, os astrônomos não apenas identificaram todos eles como galáxias hospedeiras, mas também identificaram os tipos de locais de onde se originaram. O Hubble observou um dos locais FRB em 2017 e os outros sete em 2019 e 2020.
“Não sabemos o que causa os FRBs, então é muito importante usar o contexto quando o temos”, disse o membro da equipe Wen-fai Fong, da Northwestern University em Evanston, Illinois. “Esta técnica funcionou muito bem para identificar os progenitores de outros tipos de transientes, como supernovas e explosões de raios gama. O Hubble também desempenhou um grande papel nesses estudos.”
As galáxias no estudo do Hubble existiram bilhões de anos atrás. Os astrônomos, portanto, estão vendo as galáxias como elas apareciam quando o universo tinha cerca de metade de sua idade atual.
Muitos deles são tão massivos quanto nossa Via Láctea. As observações foram feitas em luz ultravioleta e infravermelha próxima com a Wide Field Camera 3 do Hubble.
A luz ultravioleta traça o brilho de estrelas jovens estendidas ao longo dos braços sinuosos de uma galáxia espiral. Os pesquisadores usaram as imagens do infravermelho próximo para calcular a massa das galáxias e descobrir onde residem as populações de estrelas mais antigas.
Localização, localização, localização
As imagens mostram uma diversidade de estruturas de braços espirais, desde bem enroladas a mais difusas, revelando como as estrelas estão distribuídas ao longo dessas feições proeminentes. Os braços espirais de uma galáxia traçam a distribuição de estrelas jovens e massivas. No entanto, as imagens do Hubble revelam que os FRBs encontrados perto dos braços espirais não vêm das regiões mais brilhantes, que brilham com a luz de estrelas pesadas. As imagens ajudam a sustentar a idéia de que os FRBs provavelmente não se originam das estrelas mais jovens e massivas.
Essas pistas ajudaram os pesquisadores a descartar alguns dos possíveis gatilhos dos tipos dessas chamas brilhantes, incluindo as mortes explosivas das estrelas mais jovens e massivas, que geram explosões de raios gama e alguns tipos de supernovas. Outra fonte improvável é a fusão de estrelas de nêutrons, os núcleos esmagados de estrelas que terminam suas vidas em explosões de supernova. Essas fusões levam bilhões de anos para ocorrer e geralmente são encontradas longe dos braços espirais de galáxias mais antigas que não estão mais formando estrelas.
Monstros magnéticos
Os resultados do Hubble da equipe, no entanto, são consistentes com o modelo principal de que os FRBs se originam de novas explosões de magnetar. Os magnetares são um tipo de estrela de nêutrons com campos magnéticos poderosos. Eles são chamados de ímãs mais fortes do universo, possuindo um campo magnético que é 10 trilhões de vezes mais poderoso do que um ímã de porta de geladeira. Astrônomos no ano passado relacionaram as observações de um FRB localizado na nossa galáxia, a Via Láctea, com uma região onde reside um magnetar conhecido.
“Devido aos seus fortes campos magnéticos, os magnetares são bastante imprevisíveis”, explicou Fong. “Neste caso, acredita-se que os FRBs venham de erupções de um jovem magnetar. Estrelas massivas passam pela evolução estelar e se tornam estrelas de nêutrons, algumas das quais podem ser fortemente magnetizadas, levando a erupções e processos magnéticos em suas superfícies, que podem emitir luz de rádio. Nosso estudo se encaixa com essa imagem e descarta progenitores muito jovens ou muito velhos para FRBs. ”
As observações também ajudaram os pesquisadores a fortalecer a associação de FRBs com galáxias formadoras de estrelas massivas. Observações anteriores baseadas em solo de algumas possíveis galáxias hospedeiras FRB não detectaram tão claramente a estrutura subjacente, como braços espirais, em muitas delas. Os astrônomos, portanto, não puderam descartar a possibilidade de que os FRBs se originem de uma galáxia anã escondida sob uma galáxia massiva. No novo estudo do Hubble, o processamento cuidadoso das imagens e a análise das imagens permitiram aos pesquisadores descartar galáxias anãs subjacentes, de acordo com o co-autor Sunil Simha, da Universidade da Califórnia, em Santa Cruz.
Embora os resultados do Hubble sejam empolgantes, os pesquisadores dizem que precisam de mais observações para desenvolver uma imagem mais definitiva desses flashes enigmáticos e identificar melhor sua origem. “Este é um campo tão novo e excitante”, disse Fong. “Encontrar esses eventos localizados é uma peça importante do quebra-cabeça, e uma peça única em comparação com o que foi feito antes. Esta é uma contribuição única do Hubble.”
Publicado em 23/05/2021 17h31
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