Assim como as ondas gravitacionais (GWs) e as rajadas de raios gama (GRBs), as rajadas rápidas de rádio (FRBs) são um dos fenômenos astronômicos mais poderosos e misteriosos da atualidade. Esses eventos transitórios consistem em rajadas que liberam mais energia em um milissegundo do que o Sol em três dias.
Embora a maioria das rajadas dure apenas milissegundos, houve casos raros em que FRBs foram encontrados repetindo. Embora os astrônomos ainda não tenham certeza do que os causa e as opiniões variem, observatórios dedicados e colaborações internacionais aumentaram drasticamente o número de eventos disponíveis para estudo.
Um dos principais observatórios é o Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME), um radiotelescópio de última geração localizado no Dominion Radio Astrophysical Observatory (DRAO) em British Columbia, Canadá.
Graças ao seu amplo campo de visão e ampla cobertura de frequência, este telescópio é uma ferramenta indispensável para a detecção de FRBs (mais de 1.000 fontes até o momento!).
Usando um novo tipo de algoritmo, a Colaboração CHIME/FRB encontrou evidências de 25 novos FRBs repetidos nos dados do CHIME que foram detectados entre 2019 e 2021.
A Colaboração CHIME/FRB compreende astrônomos e astrofísicos do Canadá, Estados Unidos, Austrália, Taiwan e Índia.
Suas instituições parceiras incluem o DRAO, o Dunlap Institute for Astronomy and Astrophysics (DI), o Perimeter Institute for Theoretical Physics, o Canadian Institute for Theoretical Astrophysics (CITA), o Anton Pannekoek Institute for Astronomy, o National Radio Astronomy Observatory (NRAO). , o Instituto de Astronomia e Astrofísica, o Centro Nacional de Radioastrofísica (NCRA) e o Instituto Tata de Pesquisa Fundamental (TIFR) e várias universidades e institutos.
Apesar de sua natureza misteriosa, os FRBs são onipresentes e as melhores estimativas indicam que os eventos chegam à Terra cerca de mil vezes por dia em todo o céu. Nenhuma das teorias ou modelos propostos até agora pode explicar completamente todas as propriedades das rajadas ou das fontes.
Embora se acredite que alguns sejam causados por estrelas de nêutrons e buracos negros (atribuíveis à alta densidade de energia de seus arredores), outros continuam a desafiar a classificação. Por causa disso, outras teorias persistem, variando de pulsares e magnetares a GRBs e comunicações extraterrestres.
O CHIME foi originalmente projetado para medir a história da expansão do Universo através da detecção de hidrogênio neutro.
Aproximadamente 370.000 anos após o Big Bang, o Universo foi permeado por esse gás, e os únicos fótons eram a radiação relíquia do Big Bang – o Cosmic Microwave Background (CMB) – ou o liberado por átomos neutros de hidrogênio.
Por esta razão, astrônomos e cosmólogos referem-se a este período como a ‘Idade das Trevas’, que terminou cerca de 1 bilhão de anos após o Big Bang quando as primeiras estrelas e galáxias começaram a reionizar o hidrogênio neutro (a Era da Reionização).
Especificamente, o CHIME foi projetado para detectar o comprimento de onda da luz que o hidrogênio neutro absorve e emite, conhecido como linha de hidrogênio de 21 centímetros. Dessa forma, os astrônomos poderiam medir a rapidez com que o Universo estava se expandindo durante a ‘Idade das Trevas’ e fazer comparações com eras cosmológicas posteriores que são observáveis.
No entanto, o CHIME provou ser ideal para o estudo de FRBs, graças ao seu amplo campo de visão e à faixa de frequências que cobre (400 a 800 MHz). Este é o propósito da Colaboração CHIME/FRB, que é detectar e caracterizar FRBs e rastreá-los até suas fontes.
Como Dunlap Postdoctoral Fellow e principal autor Ziggy Pleunis disse ao Universe Today, cada FRB é descrito por sua posição no céu e uma quantidade conhecida como Medida de Dispersão (DM). Isso se refere ao atraso de tempo de altas para baixas frequências causado pelas interações da rajada com o material enquanto ele viaja pelo espaço.
Em um artigo divulgado em agosto de 2021, a Colaboração CHIME/FRB apresentou o primeiro catálogo de grandes amostras de FRBs contendo 536 eventos detectados pelo CHIME entre 2018 e 2019, incluindo 62 rajadas de 18 fontes repetidas relatadas anteriormente.
Para este último estudo, Pleunis e seus colegas contaram com um novo algoritmo de agrupamento que procura vários eventos co-localizados no céu com DMs semelhantes.
“Podemos medir a posição do céu da rajada rápida de rádio e medir a dispersão até uma certa precisão que depende do design do telescópio que está sendo usado”, disse Pleunis.
“O algoritmo de agrupamento considera todas as rajadas de rádio rápidas que o telescópio CHIME detectou e procura por aglomerados de FRBs que tenham posições consistentes no céu e medidas de dispersão dentro das incertezas de medição. Em seguida, fazemos várias verificações para garantir que as rajadas em um cluster estejam realmente chegando da mesma fonte.”
Dos mais de 1.000 FRBs detectados até o momento, apenas 29 foram identificados como repetitivos na natureza. Além do mais, descobriu-se que praticamente todos os FRBs repetidos se repetiam de maneira irregular. A única exceção é o FRB 180916, descoberto por pesquisadores do CHIME em 2018 (e relatado em 2020), que pulsa a cada 16,35 dias.
Com a ajuda desse novo algoritmo, a colaboração CHIME/FRB detectou 25 novas fontes repetidas, quase dobrando o número disponível para estudo. Além disso, a equipe observou alguns recursos muito interessantes que podem fornecer informações sobre suas causas e características. Como Pleunis acrescentou:
“Quando contamos cuidadosamente todas as nossas rajadas rápidas de rádio e as fontes que se repetem, descobrimos que apenas cerca de 2,6% de todas as rajadas rápidas de rádio que descobrimos se repetem.
Para muitas das novas fontes, detectamos apenas alguns surtos, o que torna as fontes bastante inativas. Quase tão inativo quanto as fontes que vimos apenas uma vez.
Portanto, não podemos descartar que as fontes para as quais vimos até agora apenas uma rajada, acabarão por mostrar rajadas repetidas também. É possível que todas as fontes de rajada rápida de rádio eventualmente se repitam, mas muitas fontes não são muito ativas.
Qualquer explicação para rajadas rápidas de rádio deve ser capaz de explicar por que algumas fontes são hiperativas enquanto outras são silenciosas.”
Essas descobertas podem ajudar a informar pesquisas futuras, que se beneficiarão dos radiotelescópios de próxima geração que se tornarão operacionais nos próximos anos.
Isso inclui o Square Kilometer Array Observatory (SKAO), que deve reunir sua primeira luz em 2027. Localizado na Austrália, este telescópio de 128 pratos será fundido com o MeerKAT na África do Sul para criar o maior radiotelescópio do mundo.
Enquanto isso, a taxa prodigiosa na qual novos FRBs estão sendo detectados (incluindo eventos repetidos) pode significar que os astrônomos de rádio podem estar perto de um avanço!
Publicado em 01/05/2023 23h53
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