Explicado: O que é uma explosão de rádio, detectada pela NASA pela primeira vez na Via Láctea?

As explosões rápidas de rádio são explosões brilhantes de ondas de rádio cuja duração está na escala de milissegundos, por isso é difícil detectá-las e determinar sua posição no céu.

Uma poderosa explosão de raios-X irrompe de um magnetar - uma versão supermagnetizada de um remanescente estelar conhecido como estrela de nêutrons - nesta ilustração. (Foto cortesia: Goddard Space Flight Center da NASA / Chris Smith (USRA)

A NASA informou que, em 28 de abril, observou uma mistura de raios-X e sinais de rádio nunca antes observados na Via Láctea. Significativamente, o surto que observou incluiu a primeira explosão rápida de rádio (FRB) vista dentro da galáxia.

Três artigos relatando a detecção do fenômeno chamado FRB foram publicados na revista Nature em 4 de novembro. Então, o que são FRBs e por que essa observação é significativa?

Quem descobriu as explosões simultâneas da Via Láctea?

A porção de raios-X das explosões simultâneas foi detectada por vários satélites, incluindo a missão Wind da NASA, e o componente de rádio foi descoberto pelo Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME), um radiotelescópio localizado no Dominion Radio Astrophysical Observatory em British Columbia, que é liderado pela McGill University em Montreal, pela University of British Columbia e pela University of Toronto.

Nosso @NASAUniverse observatórios ajudaram a detectar a primeira explosão rápida de rádio já vista de dentro de nossa galáxia, a Via Láctea. Como esse evento único ajudou os astrônomos a entender melhor a origem dessas explosões, antes vistas apenas em outras galáxias: https://t.co/sHLlsQXwRC pic.twitter.com/QTec4tAlHh

- NASA (@NASA) 4 de novembro de 2020

Além disso, um projeto financiado pela NASA chamado Survey for Transient Astronomical Radio Emission 2 (STARE2) também detectou a explosão de rádio vista pelo CHIME. O STARE2 é operado pelo Caltech e pelo Laboratório de Propulsão a Jato da NASA no sul da Califórnia e a equipe por trás dele determinou que a energia da explosão era comparável aos FRBs.

Então, o que é um FRB?

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O primeiro FRB foi descoberto em 2007, desde quando os cientistas trabalham para encontrar a fonte de sua origem. Essencialmente, os FRBs são explosões brilhantes de ondas de rádio (ondas de rádio podem ser produzidas por objetos astronômicos com campos magnéticos variáveis), cujas durações estão na escala de milissegundos, por causa da qual é difícil detectá-las e determinar sua posição no céu.

Qual a origem do FRB detectado em abril?

A fonte da FRB detectada em abril na Via Láctea é uma estrela de nêutrons magnéticos muito poderosa, conhecida como magnetar, chamada SGR 1935 + 2154 ou SGR 1935, que está localizada na constelação de Vulpecula e é estimada entre 14.000- 41.000 anos-luz de distância.

O FRB fazia parte de um dos surtos mais prolíficos do magnetar, com os surtos de raios-X durando menos de um segundo. A explosão do rádio, por outro lado, durou um milésimo de segundo e foi milhares de vezes mais brilhante do que qualquer outra emissão de rádio de magnetares vista anteriormente na Via Láctea. É possível que a explosão associada a FRB tenha sido excepcional porque provavelmente ocorreu no ou próximo ao pólo magnético do magnetar.

Esta explosão, que durou horas, foi detectada pelo telescópio espacial Fermi Gamma-ray da NASA e pela estrela de nêutrons Interior Composition Explorer (NICER), que é um telescópio de raios-X montado na Estação Espacial Internacional. Express Explained está agora no Telegram

O que é um magnetar?

De acordo com a NASA, um magnetar é uma estrela de nêutrons, os restos esmagados do tamanho de uma cidade de uma estrela muitas vezes mais massiva que o nosso sol. O campo magnético de tal estrela é muito poderoso, que pode ser mais de 10 trilhões de vezes mais forte do que um ímã de geladeira e até mil vezes mais forte do que uma estrela de nêutrons típica.

As estrelas de nêutrons são formadas quando o núcleo de uma estrela massiva sofre um colapso gravitacional quando chega ao fim de sua vida. Isso faz com que a matéria seja tão compactada que até mesmo uma quantidade de material do tamanho de um cubo de açúcar retirada dessa estrela pesa mais de 1 bilhão de toneladas, que é quase o mesmo que o peso do Monte Everest, de acordo com a NASA.

Os magnetares são uma subclasse desses nêutrons e ocasionalmente liberam chamas com mais energia em uma fração de segundo do que o Sol é capaz de emitir em dezenas de milhares de anos. No caso do SGR 1935, por exemplo, a porção de raios-X das rajadas simultâneas que ele lançou em abril carregava tanta energia quanto o Sol produz em um mês, supondo que o magnetar esteja próximo ao fim de sua faixa de distância.

Por que essa observação é significativa?

Até agora, havia várias teorias que tentavam explicar quais poderiam ser as possíveis fontes de uma FRB. Uma das fontes propostas pelas teorias são os magnetares. Mas antes de abril deste ano, os cientistas não tinham nenhuma evidência de que os FRBs pudessem ser explodidos de um magnetar. Portanto, a observação é especialmente significativa.

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Chris Bochenek, um estudante de doutorado em astrofísica na Caltech, foi citado como tendo dito em um comunicado à imprensa da NASA: Embora ainda possa haver reviravoltas emocionantes na história dos FRBs no futuro, para mim, agora, acho que é justo dizer que a maioria dos FRBs vem de magnetares até prova em contrário.

Juntas, as observações sugerem fortemente que SGR 1935 produziu o equivalente da Via Láctea a um FRB, o que significa que magnetares em outras galáxias provavelmente produzem pelo menos alguns desses sinais, disse a NASA.

Mesmo assim, para uma prova sólida da conexão de FRBs com magnetares, os pesquisadores continuarão a procurar por um FRB fora da Via Láctea que coincida com uma explosão de raios-X da mesma fonte.

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