doi.org/10.1038/s41586-024-07782-6
Credibilidade: 989
#FRB
Um estudo recente liderado pelo INAF utilizando o telescópio VLA avançou nossa compreensão de Fast Radio Bursts (FRBs) ao confirmar que uma bolha de plasma, possivelmente impulsionada por um magnetar ou um sistema estelar binário, causa emissões de rádio persistentes. Esta descoberta ajuda a elucidar os processos físicos por trás das FRBs e sua origem.
Fast Radio Bursts (FRBs) são um dos mistérios abertos mais recentes da astrofísica moderna. Em poucos milissegundos, esses eventos poderosos liberam uma quantidade imensa de energia, entre as mais altas observáveis “”em fenômenos cósmicos. FRBs foram descobertas há pouco mais de dez anos e surgem principalmente de fontes extragalácticas. Sua origem, no entanto, ainda é incerta e há enormes esforços em andamento pela comunidade astrofísica ao redor do mundo para entender os processos físicos por trás delas.
Em pouquíssimos casos, o flash rápido que caracteriza FRBs coincide com uma emissão persistente, que também é observada na banda de rádio. Um novo estudo liderado pelo Instituto Nacional Italiano de Astrofísica (INAF) registrou a emissão de rádio persistente mais fraca já detectada para uma FRB até agora.
O assunto do estudo é FRB20201124A, uma explosão rápida de rádio descoberta em 2020, cuja fonte está localizada a cerca de 1,3 bilhão de anos-luz de distância de nós. Junto com pesquisadores do INAF, a colaboração envolve as Universidades de Bolonha, Trieste e Calábria, na Itália, e a participação internacional de institutos de pesquisa e universidades na China, Estados Unidos, Espanha e Alemanha.
Técnicas avançadas de observação:
As observações foram realizadas com o radiotelescópio mais sensível do mundo, o Very Large Array (VLA) nos Estados Unidos. Os dados permitiram que os cientistas verificassem a previsão teórica de que uma bolha de plasma está na origem da emissão de rádio persistente de rajadas rápidas de rádio. Os resultados foram publicados hoje no periódico Nature.
“Conseguimos demonstrar por meio de observações que a emissão persistente observada junto com algumas rajadas rápidas de rádio se comporta conforme o esperado do modelo de emissão nebular, ou seja, uma “bolha? de gás ionizado que envolve o motor central”, explica Gabriele Bruni, pesquisador do INAF em Roma e principal autor do novo artigo. “Em particular, por meio de observações de rádio de uma das explosões mais próximas de nós, fomos capazes de medir a fraca emissão persistente vinda do mesmo local que a FRB, estendendo o alcance do fluxo de rádio explorado até agora para esses objetos em duas ordens de magnitude”.
Esta pesquisa também ajuda a restringir a natureza do motor que alimenta esses misteriosos flashes de rádio. De acordo com os novos dados, o fenômeno é baseado em um magnetar (uma estrela de nêutrons fortemente magnetizada) ou um binário de raios X de alta acreção, ou seja, um sistema binário que consiste em uma estrela de nêutrons ou buraco negro, acretando material de uma estrela companheira em taxas muito intensas. Na verdade, os ventos produzidos pelo magnetar ou pelo binário de raios X seriam capazes de “soprar? a bolha de plasma dando origem à emissão de rádio persistente. Há, portanto, uma relação física direta entre o motor das FRBs e a bolha, que está localizada em sua vizinhança imediata.
Observações e confirmações adicionais
A motivação para esta campanha de observação veio de outro trabalho liderado por Luigi Piro do INAF, que também é coautor do novo artigo. Em seu trabalho anterior, os pesquisadores identificaram a emissão persistente na galáxia hospedeira desta FRB, mas ainda não mediram a posição com precisão suficiente para associar os dois fenômenos.
“Neste novo trabalho, conduzimos uma campanha em maior resolução espacial com o VLA, juntamente com observações em diferentes bandas com o interferômetro NOEMA e o Gran Telescopio Canarias (GranTeCan), o que nos permitiu reconstruir o quadro geral da galáxia e descobrir a presença de uma fonte de rádio compacta – a bolha de plasma FRB – imersa na região de formação de estrelas”, acrescenta Piro. “Nesse ínterim, o modelo teórico sobre a nebulosa também foi publicado, permitindo-nos testar sua validade e, finalmente, confirmar o próprio modelo.”
Verificação e Validação Teórica:
A maior parte do trabalho se concentrou em excluir que a emissão de rádio persistente vem de uma região de formação de estrelas e, portanto, não está fisicamente ligada à fonte FRB. Para esse propósito, as observações NOEMA na banda milimétrica mediram a quantidade de poeira, que é um traçador de regiões de formação de estrelas “obscuras”, enquanto as observações ópticas GranTeCan mediram a emissão de hidrogênio ionizado, que também é um traçador da taxa de formação de estrelas.
“Observações ópticas foram um elemento importante para estudar a região FRB em uma resolução espacial semelhante à das observações de rádio”, observa a coautora Eliana Palazzi do INAF em Bolonha. “Mapear a emissão de hidrogênio em um nível tão grande de detalhes nos permitiu derivar a taxa de formação de estrelas local, que descobrimos ser muito baixa para justificar a emissão de rádio contínua.”
A maioria das FRBs não exibe emissões persistentes. Até agora, esse tipo de emissão só havia sido associado a duas FRBs – ambas, no entanto, com um brilho tão baixo que não permitiu verificar o modelo proposto. FRB20201124A, em vez disso, está localizado a uma distância grande, mas não excessiva, o que tornou possível medir a emissão persistente apesar de seu baixo brilho. Entender a natureza da emissão persistente permite que os pesquisadores adicionem uma peça ao quebra-cabeça sobre a natureza dessas misteriosas fontes cósmicas.
Publicado em 10/09/2024 11h55
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