Uma coleção de novas detecções sugere que as explosões podem ser o resultado de pelo menos dois fenômenos astrofísicos separados.
Um radiotelescópio no Canadá detectou 535 rajadas de rádio rápidas, quadruplicando a contagem conhecida desses fenômenos breves e altamente energéticos de uma só vez. Os resultados tão esperados mostram que esses eventos enigmáticos vêm em dois tipos distintos – a maioria dos bursts são eventos únicos, com uma minoria se repetindo periodicamente e durando pelo menos dez vezes mais em média.
As descobertas1 sugerem fortemente que rajadas de rádio rápidas podem ser o resultado de pelo menos dois fenômenos astrofísicos distintos. “Acho que isso realmente mostra que há uma diferença”, diz o co-autor do estudo Kiyoshi Masui, astrofísico do Instituto de Tecnologia de Massachusetts em Cambridge.
O salto noturno nos dados disponíveis colocou a comunidade da radioastronomia em uma confusão. “Acordei esta manhã e todos os meus canais do Slack estavam cheios de gente falando sobre os jornais”, diz Laura Spitler, astrofísica do Instituto Max Planck de Radioastronomia em Bonn, Alemanha, que co-descobriu o primeiro burst2 repetido em 2016 usando o agora colapsado telescópio de Arecibo em Porto Rico.
O Experimento Canadense de Mapeamento de Intensidade de Hidrogênio (CHIME) coletou os eventos em seu primeiro ano de operação, entre 2018 e 2019. A equipe anunciou seus resultados durante uma reunião virtual da American Astronomical Society em 9 de junho, e postou quatro preprints no repositório online arXiv.
Repetidores e únicos
Localizado perto de Penticton na Colúmbia Britânica, o CHIME é um telescópio sem partes móveis. É composto por quatro antenas half-pipe, cada uma com 100 metros de comprimento. A qualquer momento, ele observa uma faixa estreita do céu acima dele. Mas, à medida que a Terra gira, o telescópio rastreia o céu e os chips de processamento digital coletam seus sinais para formar uma imagem.
CHIME foi inicialmente concebido para mapear a distribuição de matéria no Universo, mas um kit complexo de eletrônicos extras foi adicionado em seu design para que pudesse captar rajadas de rádio rápidas também. Spitler lembra que muitos trabalhadores no campo estavam céticos sobre o potencial do telescópio para detectar as explosões, mas o último anúncio justificou isso. “Eles estão realmente cumprindo sua previsão”, diz Spitler. “É extremamente impressionante.”
Embora o júri ainda não tenha decidido o que causa explosões rápidas de rádio, os resultados do CHIME parecem cimentar a ideia de que existem pelo menos dois tipos distintos. Sessenta e um dos 535 detectados eram “repetidores” – eles vieram de 18 fontes que foram vistas emitindo rajadas várias vezes. Os dois grupos de bursts diferem em duração, com eventos únicos sendo muito mais curtos. Os repetidores também emitem em uma banda muito mais estreita de frequências de rádio do que rajadas únicas.
“É de longe a evidência mais convincente de que existem duas populações”, diz Spitler.
Até agora, a evidência para isso não era forte: alguns astrônomos argumentaram que explosões não repetidas poderiam ser apenas repetidores que não foram observados por tempo suficiente para vê-los explodir novamente. “Não significa que o fenômeno seja totalmente diferente, mas poderia ser”, acrescenta Masui.
As rajadas de rádio rápidas tendem a ser detectadas em um segundo ou mais. Mas essa duração é enganosamente longa: à medida que os sinais viajam por milhões de anos-luz de espaço, a matéria intergaláctica tende a espalhar ondas de rádio por todo o espectro, um fenômeno conhecido como dispersão. Como resultado, as ondas de frequência mais baixa podem chegar à Terra com um atraso de vários segundos em comparação com as de frequência mais alta. Os pesquisadores calcularam que, na fonte, a emissão de uma explosão de rádio dura apenas milissegundos. Durante esse tempo, a fonte de uma explosão pode emitir 500 milhões de vezes mais energia do que o Sol em um período de tempo comparável.
A extensão dessa dispersão de comprimentos de onda fornece uma indicação aproximada de quão longe as ondas tiveram que viajar. Até agora, foi demonstrado que todas as explosões se originaram em outras galáxias, exceto por um evento que ocorreu na Via Láctea.
A equipe CHIME relatou que as fontes das explosões pareciam estar uniformemente espalhadas pelo céu. Apenas um punhado pode ser rastreado até uma galáxia em particular.
Teorias de origem
Nos últimos anos, os pesquisadores monitoraram algumas regiões do céu que produziram explosões no passado e, em alguns casos, viram-nas ocorrer novamente com periodicidade regular. O “repetidor” descoberto por Spitler e seus colaboradores em 2016, por exemplo, tem ciclos de atividade que duram cerca de um dia – emitindo várias rajadas por hora – e se repetindo a cada 160 dias.
Essa repetição regular oferece algumas pistas sobre o que pode estar causando as explosões. Uma possível explicação, diz Spitler, é que os repetidores podem ocorrer quando uma estrela de nêutrons altamente magnetizada circula em torno de uma estrela comum em uma órbita alongada. Conforme a estrela de nêutrons se aproxima periodicamente de sua companheira, explosões podem resultar de seu campo magnético espalhando o vento estelar altamente energético.
Os não-repetidores, por outro lado, podem ser o resultado de eventos cataclísmicos, como colisões de estrelas de nêutrons ou tempestades magnéticas em estrelas de nêutrons jovens chamadas magnetares. O evento da Via Láctea foi relacionado a um magnetar conhecido. Mas a teoria magnetar foi posta em dúvida pela descoberta, relatada no mês passado, de uma explosão de um “aglomerado globular” na galáxia M813. Os aglomerados globulares são coleções densas de estrelas muito antigas e são considerados improváveis de hospedar magnetares.
A primeira descoberta de uma explosão rápida de rádio em 2007 foi um choque para os pesquisadores, e por muitos anos apenas alguns foram conhecidos, lembra Masui. Os teóricos surgiram com uma infinidade de explicações possíveis, e a piada corrente era que as teorias superavam os eventos reais. Agora que o CHIME reverteu essa tendência, ele diz: “Não acho que os teóricos vão nos alcançar”. E este primeiro catálogo de bursts é apenas o começo: desde que esses resultados foram coletados, a equipe continuou a detectar muitos outros bursts rápidos de rádio e os publicará por muitos anos.
Publicado em 14/06/2021 12h14
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