Os astrônomos conseguiram detectar a emissão de rádio de comprimento de onda muito longo de uma explosão de rádio rápida repetitiva e bem estudada, chamada FRB 20180916B. Além do mais, os comprimentos de onda mais longos chegam 3 dias após a contraparte de comprimento de onda mais curta do sinal! Por quê?
Foi há pouco mais de uma década que os astrônomos notaram rajadas de ondas de rádio do cosmos, durando apenas milissegundos, agora conhecidas como rajadas rápidas de rádio (FRBs). Hoje, essas explosões ainda estão envoltas em mistério, enquanto os astrônomos trabalham para reunir pistas sobre sua natureza. Este mês (abril de 2021), uma equipe internacional de astrônomos anunciou que agora quebrou um recorde observacional para FRBs, medindo rajadas de rádio de um dos FRBs mais estudados – conhecido como FRB 20180916B – em frequências mais baixas (comprimentos de onda mais longos) do que nunca antes. Eles também descobriram que este sinal de frequência muito baixa do FRB 20180916B chega três dias após a emissão de frequência mais alta do mesmo objeto. Esta estranha descoberta fornece informações novas e importantes sobre a origem enigmática dos FRBs.
A pesquisa foi publicada na revista Astrophysical Journal Letters em 9 de abril.
O autor principal do artigo, Ziggy Pleunis, pesquisador de pós-doutorado na Universidade McGill em Montreal, Canadá, explicou:
“Detectamos rajadas de rádio rápidas até 110 MHz, onde antes só se conhecia a existência dessas rajadas até 300 MHz. Isso nos diz que a região ao redor da fonte das explosões deve ser transparente para a emissão de baixa frequência, enquanto algumas teorias sugeriam que todas as emissões de baixa frequência seriam absorvidas imediatamente e nunca poderiam ser detectadas.”
A equipe estudou um FRB repetitivo, conhecido como FRB 20180916B, que foi descoberto em 2018. Ele está localizado nos arredores de uma galáxia semelhante à nossa Via Láctea, a uma distância de cerca de 500 milhões de anos-luz. Por ser considerado próximo em medidas astronômicas e porque o burst está se repetindo, o FRB tem sido foco de diversos estudos, revelando, por exemplo, que tem uma periodicidade de 16,3 dias em sua atividade, ou seja, emite um novo burst a cada 16 dias. Isso o tornou a primeira explosão de rádio previsível.
Pleunis disse que existem duas explicações prevalecentes para o tempo de 16 dias entre as explosões:
Uma possibilidade é que a fonte de FRB esteja em um sistema binário (duplo), e os FRBs só se tornem observáveis ??da Terra por alguns dias uma vez a cada rotação orbital. No resto do tempo, a emissão é apontada para longe de nós ou obscurecida. A outra possibilidade é que a fonte de FRB está precessando [seu pólo magnético está mudando de direção], e os FRBs só se tornam observáveis ??da Terra por alguns dias uma vez a cada período de precessão quando a emissão é apontada para nós.
Essas explicações podem explicar o tempo de 16 dias entre as rajadas. Mas a nova pesquisa também constatou que a emissão da FRB chega em momentos diferentes, dependendo da frequência (ou seja, de forma diretamente relacionada à duração das ondas do sinal). A equipe descobriu que a emissão de rádio de baixa frequência recentemente observada chegou consistentemente três dias mais tarde do que nas frequências mais altas.
Como pode ser? Todas as emissões eletromagnéticas viajam à mesma velocidade, a velocidade da luz (186.000 milhas por segundo, ou 300.000 km por segundo). O que faria o sinal de baixa frequência chegar tão tarde? Pleunis explicou à EarthSky a teoria desses astrônomos para o atraso de três dias:
Em muitos modelos, os FRBs são produzidos no campo magnético ao redor de uma estrela de nêutrons [uma estrela altamente compacta], em um feixe ou cone que emana dos pólos magnéticos da estrela. Pensa-se que a emissão produzida em diferentes altitudes neste campo magnético – mais perto ou mais longe do corpo da própria estrela de nêutrons – tem frequências características diferentes devido às condições variáveis ??do campo magnético. As ondas de rádio de alta frequência seriam produzidas em altitudes mais baixas [mais perto da estrela de nêutrons] do que as ondas de rádio de baixa frequência.
Se existe de fato esse tipo de relação entre a distância da estrela onde o burst é produzido e a frequência do burst, Pleunis explicou, então, devido ao movimento do FRB em ambos os cenários de burst de 16 dias, olhando de Terra, primeiro você enfrentaria as regiões mais próximas da estrela antes de “ver” as regiões de maior altitude. Isso significa que primeiro você mede a emissão com as frequências mais altas e, em seguida, alguns dias depois, observa a emissão das frequências mais baixas.
Em outras palavras, o atraso na chegada da emissão de frequência mais longa pode ser uma consequência da orientação da estrela de nêutrons e seu campo magnético (assumindo que os modelos estão corretos de que FRBs podem ser produzidos no campo magnético de uma estrela de nêutrons). Pleunis continuou:
Se uma fonte FRB semelhante for orientada de maneira diferente em relação à Terra, seria possível ver as ondas de rádio de frequência mais baixa antes das ondas de rádio de frequência mais alta nesse sistema.
Se você acha tudo isso difícil de visualizar, você não está sozinho. O movimento inerente do FRB complica as coisas, para começar. Para tornar ainda mais difícil, os campos magnéticos raramente são campos uniformes com dois feixes bem definidos de cada pólo (o caso do livro). Em vez disso, os campos magnéticos reais na natureza são muito mais confusos.
Como Pleunis disse:
“Existem muitas incógnitas sobre os progenitores FRB e o mecanismo de emissão … Não tem que ser o caso de a emissão ser produzida nos feixes que emanam dos pólos magnéticos [da estrela de nêutrons], mas a emissão também pode ser produzida nos campo magnético, à medida que chia e racha, ou pode ser produzido mais longe por meio da interação do campo magnético da estrela de nêutrons com, por exemplo, o vento de uma estrela companheira.”
Em outras palavras, este é um campo de pesquisa muito ativo e ainda há muito a aprender. Pleunis continuou:
Por que a emissão tem uma frequência característica diferente em altitudes diferentes? Isso também dependeria do mecanismo de emissão ainda desconhecido para FRBs.
Os astrônomos usaram dois telescópios, The Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME) e o Dutch Low Frequency Array (LOFAR). A LOFAR possui estações espalhadas por toda a Europa para aumentar o detalhamento dos dados. Para este projeto, os astrônomos configuraram o telescópio para observar em uma faixa de 110-188 MHz (2,7 a 1,6 metros de comprimento de onda).
Como as detecções foram encontradas no limite dessa faixa, os astrônomos acreditam que podem se estender ainda mais para baixo e estão planejando observar em frequências ainda mais baixas para aprender mais.
O seguinte vídeo da JIVE e do EVN descreve a repetição do FRB 20180916B:
Observe que as ondas de emissão eletromagnética – incluindo luz – são medidas tanto pelo comprimento das ondas (comprimento de onda) quanto pela frequência com que ocorrem (frequência). Quanto maior o comprimento de onda, menor a frequência e vice-versa; quanto mais curto for o comprimento de onda, maior será a frequência. Um bom truque para não se confundir é lembrar a letra L para a região de baixa frequência / comprimento de onda longo, que são as ondas que estamos discutindo neste artigo.
Resumindo: os astrônomos mediram as ondas de rádio de uma conhecida rajada de rádio rápida e repetida, muito mais longa do que jamais detectada. Mas não só isso, o sinal de rádio também chegou ao telescópio surpreendentes três dias depois que a parte mais energética do mesmo rádio teve uma explosão.
Publicado em 29/04/2021 12h23
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