As origens das explosões de emissões de rádio de milissegundos de duração, conhecidas como explosões rápidas de rádio, de além de nossa galáxia têm sido enigmáticas. A detecção de tal explosão de uma fonte galáctica ajuda a restringir as teorias.
Às vezes, ser astrofísico é um exercício de trabalho de detetive internacional. Juntar as evidências é complicado, porque as observações geralmente são feitas após um evento importante, os experimentos geralmente não são repetíveis e, quando se trata de telescópios, tudo se resume a localização, localização, localização. Três artigos nesta edição da Nature relatam exatamente essa situação na detecção de um fenômeno chamado de explosão rápida de rádio (FRB) vindo de uma fonte em nossa Galáxia. Curiosamente, o FRB foi acompanhado por uma explosão de raios-X. A descoberta foi feita e compreendida reunindo observações de vários telescópios espaciais e terrestres, e deve nos ajudar a descobrir os mecanismos que impulsionam esses eventos espetaculares.
O nome “rajadas de rádio rápidas” é uma boa descrição do que são: rajadas brilhantes de ondas de rádio com durações aproximadamente na escala de milissegundos. Descobertos pela primeira vez em 2007, sua natureza de vida curta torna particularmente desafiador detectá-los e determinar sua posição no céu. A miscelânea de teorias que foi proposta para explicar os FRBs ultrapassou, até recentemente, nossa descoberta de eventos FRB reais. A maioria dessas teorias invoca alguns tipos de remanescentes estelares como fontes FRB. Em particular, jovens estrelas de nêutrons altamente magnetizadas, conhecidas como magnetares, surgiram como principais candidatos, porque seus fortes campos magnéticos poderiam atuar como “motores” que impulsionam FRBs.
Uma abordagem chave para testar essas teorias progenitoras é associar FRBs a outros fenômenos astronômicos. Portanto, é crucial restringir as posições potenciais dos FRBs a pequenas regiões do céu, de modo que as associações sejam inequívocas. Até agora, no entanto, não houve nenhuma evidência observacional ligando diretamente FRBs com magnetares. A detecção relatada nos três novos artigos oferece a primeira dessas evidências, fornecendo, assim, pistas vitais que nos ajudarão a entender as origens de pelo menos alguns FRBs.
O cronograma para as observações desses resultados é o seguinte. Em 27 de abril de 2020, dois observatórios espaciais – o Neil Gehrels Swift Observatory e o Fermi Gamma-ray Space Telescope – detectaram múltiplas explosões de emissões de raios X / raios ? provenientes do magnetar Galáctico SGR 1935 + 2154. No dia seguinte, a mesma região do céu foi vista por telescópios terrestres no hemisfério ocidental. Dois radiotelescópios – o Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME) e o Survey for Transient Astronomical Radio Emission 2 (STARE2), nos Estados Unidos – detectaram um FRB daquela região do céu. O FRB foi denominado FRB 200428.
A equipe CHIME foi a primeira a anunciar a detecção e vagamente localizou o evento em uma região que contém SGR 1935 + 2154 – sugerindo assim a primeira associação emocionante de um FRB com uma fonte galáctica conhecida. Essas descobertas foram relatadas na Nature pela CHIME / FRB Collaboration. O anúncio levou os cientistas do STARE2 a verificar seus próprios dados e a confirmar a descoberta do FRB 200428; esses achados são descritos na Nature por Bochenek et al.2. No entanto, Bochenek e seus colegas descobriram que o FRB era cerca de 1.000 vezes mais brilhante do que o anunciado pela Colaboração CHIME / FRB. Essa discrepância foi resolvida depois que a Colaboração CHIME / FRB recalibrou seus dados, após o que descobriu que o brilho era igual ao determinado por Bochenek e colaboradores.
Além disso, vários telescópios e detectores espaciais relataram uma explosão de raios-X proveniente de SGR 1935 + 2154 ao mesmo tempo que o FRB 200428. Isso incluiu o telescópio espacial INTEGRAL da Agência Espacial Europeia, o detector Konus da Rússia a bordo da nave Wind da NASA e o Chinese Insight observatório espacial.
Mais tarde naquele dia, a região do céu de interesse veio à vista do extremamente sensível Radiotelescópio Esférico de Abertura de Quinhentos metros (FAST) localizado na China, que tinha observado o SGR 1935 + 2154 nas semanas anteriores. Conforme relatado por Lin et al.3, o FAST não detectou nenhuma atividade de FRB proveniente de SGR 1935 + 2154, embora o Telescópio Espacial Fermi Gamma-ray detectasse múltiplas explosões de raios-X durante esse tempo. No entanto, dois dias depois, o FAST detectou um FRB no mesmo local que o FRB 200428 e localizou o evento em uma pequena região em torno de SGR 1935 + 2154. Cada um dos experimentos descritos acima, portanto, desempenhou um papel na detecção de FRB 200428, na medição de seu brilho e na associação do FRB com SGR 1935 + 2154.
O FRB 200428 é o primeiro FRB para o qual outras emissões além das ondas de rádio foram detectadas, o primeiro a ser encontrado na Via Láctea e o primeiro a ser associado a um magnetar. É também a rajada de rádio mais brilhante de um magnetar Galáctico que foi medido até agora – o que potencialmente resolve um quebra-cabeça chave neste campo. Antes da descoberta do FRB 200428, a ausência de rajadas de raios-X e raios ? de FRBs repetidos deu peso a certas teorias magnetares das origens dos FRBs. Mas porque nenhuma explosão de rádio brilhante foi observada vindo de magnetares galácticos, parecia improvável que magnetares pudessem ser fontes FRB. A descoberta do FRB 200428 prova que os magnetares podem de fato conduzir os FRBs. Além disso, FRB 200428 é a primeira explosão de rádio galáctica que é tão brilhante quanto os FRBs observados em outras galáxias próximas, o que também fornece evidências muito necessárias de que magnetares podem ser as fontes de FRBs extragalácticos.
Curiosamente, existem vários mecanismos pelos quais magnetares podem conduzir FRBs, cada um dos quais com uma assinatura observacional distinta. Os novos resultados, portanto, abrem uma série de problemas interessantes para explorar. Por exemplo, que mecanismo teórico poderia dar origem a tais explosões de rádio brilhantes, embora raras, com contrapartes de raios-X? Uma possibilidade promissora é que um flare de um magnetar colide com o meio circundante e, assim, gere uma onda de choque. As observações de galáxias em rápida formação de estrelas próximas serão cruciais para encontrar eventos semelhantes ao FRB 200428, para ajudar a identificar o mecanismo real.
Publicado em 06/11/2020 18h15
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