As explosões rápidas de rádio (FRBs) estão entre os eventos mais enigmáticos e poderosos do cosmos. Cerca de 80 desses eventos – explosões de ondas de rádio de milissegundos intensamente brilhantes vindos de fora da nossa galáxia – foram testemunhados até agora, mas suas causas permanecem desconhecidas.
Em uma façanha rara, pesquisadores do Observatório de Rádio Owens Valley (OVRO) da Caltech agora pegaram uma nova explosão, chamada FRB 190523, e, junto com o Observatório WM Keck no Havaí, identificaram suas origens em uma galáxia a 7,9 bilhões de anos-luz de distância . Identificar as galáxias de onde estas explosões de rádio surgem é um passo crítico para resolver o mistério do que as desencadeia.
Um artigo sobre a descoberta aparece on-line em 2 de julho na Nature.
Antes desta nova descoberta, apenas uma outra explosão, chamada FRB 121102, havia sido localizada em uma galáxia hospedeira. O FRB 121102 foi reportado em 2014 e depois, em 2017, foi identificado para uma galáxia a 3 bilhões de anos-luz de distância. Recentemente, uma segunda FRB localizada foi anunciada em 27 de junho de 2019. Chamada de FRB 180924, essa explosão foi descoberta por uma equipe usando o Australian Square Kilometre Array Pathfinder e rastreada até uma galáxia a cerca de 4 bilhões de anos-luz de distância.
O FRB 121102 foi mais fácil de encontrar porque continua a estourar a cada poucas semanas. A maioria dos FRBs, no entanto – incluindo os achados australianos e OVRO – apenas desligam uma vez, dificultando o trabalho de encontrar suas galáxias hospedeiras.
“Encontrar os locais dos FRBs é desafiador porque requer um radiotelescópio que pode descobrir esses eventos extremamente curtos e localizá-los com o poder de resolução de um prato de rádio de uma milha de largura”, diz Vikram Ravi, um novo professor assistente. de astronomia em Caltech que trabalha com os radiotelescópios na OVRO, que fica a leste das montanhas de Sierra Nevada, na Califórnia.
“Na OVRO, construímos um novo conjunto de dez pratos de 4,5 metros que coletivamente agem como um prato de uma milha de largura para cobrir uma área no céu do tamanho de 150 luas cheias”, diz ele. “Para fazer isso, um sistema digital poderoso ingere e processa uma quantidade de dados equivalente a um DVD a cada segundo”.
O novo instrumento OVRO é chamado Deep Synoptic Array-10, com o “10” referindo-se ao número de pratos. Esta matriz serve como um trampolim para o planejado Deep Synoptic Array (DSA), financiado pela National Science Foundation (NSF), que, quando concluído até 2021, acabará por consistir em 110 pratos de rádio.
“Espera-se que a DSA descubra e localize mais de 100 FRBs por ano”, diz Richard Barvainis, diretor de programa da NSF para o Programa de Inovações em Escala Média, que está financiando a construção da DSA. “Os astrônomos estão perseguindo os FRBs há uma década, e finalmente estamos desenvolvendo novos instrumentos como o DSA-10 e, eventualmente, o DSA completo. Agora, temos a chance de descobrir o que esses objetos exóticos poderiam ter.” estar.”
As novas observações mostram que a galáxia hospedeira do FRB 190523 é semelhante à nossa Via Láctea. Isso é uma surpresa porque o FRB 121102, localizado anteriormente, é originário de uma galáxia anã que está formando estrelas mais de cem vezes mais rápido que a Via Láctea.
“Essa descoberta nos diz que cada galáxia, mesmo uma galáxia comum como a nossa Via Láctea, pode gerar um FRB”, diz Ravi.
A descoberta também sugere que uma importante teoria do que causa FRBs – a erupção de plasma de estrelas de nêutrons altamente magnéticas jovens, ou magnetares – pode precisar ser repensada.
“A teoria de que FRBs vem de magnetares foi desenvolvida em parte porque o anterior FRB 121102 veio de um ambiente ativo de formação de estrelas, onde os jovens magnetares podem ser formados nas supernovas de estrelas massivas”, diz Ravi. “Mas a galáxia hospedeira do FRB 190523 é mais suave em comparação.”
Em última análise, para resolver o mistério dos FRBs, os astrônomos esperam descobrir mais exemplos de suas galáxias hospedeiras.
“Com o Deep Synoptic Array completo, vamos encontrar e localizar os FRBs em intervalos de poucos dias”, diz Gregg Hallinan, diretor da OVRO e professor de astronomia da Caltech. “Este é um momento emocionante para as descobertas da FRB.”
Os pesquisadores também dizem que as FRBs podem ser usadas para estudar a quantidade e a distribuição de matéria em nosso universo, o que nos dirá mais sobre os ambientes em que as galáxias se formam e evoluem. À medida que as ondas de rádio dos FRBs se dirigem para a Terra, a matéria interveniente faz com que alguns dos comprimentos de onda viajem mais rápido do que outros; os comprimentos de onda se dispersam da mesma maneira que um prisma separa a luz em um arco-íris. A quantidade de dispersão diz aos astrônomos exatamente o quanto de matéria existe entre as fontes FRB e a Terra.
“A maior parte da matéria no universo é difusa, quente e fora das galáxias”, diz Ravi. “Esse estado da matéria, embora não seja ‘escuro’, é difícil de ser observado diretamente. No entanto, seus efeitos são claramente impressos em cada FRB, incluindo aquele que detectamos a uma distância tão grande.”
Publicado em 05/07/2019
Artigo original: https://phys.org/news/2019-07-fast-radio-distant-galaxy.html
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