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Rajadas rápidas de rádio: saiba o que são e o que os cientistas já descobriram

Daniele Cavalcante
·6 minuto de leitura

Talvez você já tenha lido algo sobre as rajadas rápidas de rádio, também conhecidas pelo termo fast radio bursts, do inglês — ou simplesmente pela abreviação FRB. São verdadeiros disparos explosivos em ondas de rádio, muito intensos, liberando quantidades enormes de energia pelo universo — algumas com mais energia do que o nosso Sol produz em 80 anos. Mas de onde vêm essas rajadas? E, mais importante, o que causa essas explosões?

Se você não faz ideia da resposta, não se preocupe, os astrônomos também estão intrigados. A primeira detecção de uma FRB foi em 2007, e até hoje ainda não se sabe exatamente o que as causa. As explosões rápidas de rádio são atualmente um dos grandes mistérios do universo e há muitos pesquisadores empenhados em solucioná-lo. E isso é ótimo, pois desde sua descoberta os cientistas aprenderam muitas coisas sobre o assunto. Eis algumas delas.

O início do mistério das FRB

Uma das FRBs foi rastreada até sua origem na periferia da pequena galáxia SDSS J015800.28+654253.0I (Imagem: Reprodução/Observatório Gemini/AURA)
Uma das FRBs foi rastreada até sua origem na periferia da pequena galáxia SDSS J015800.28+654253.0I (Imagem: Reprodução/Observatório Gemini/AURA)

Os pulsos intensos têm poucos milissegundos de duração, mas são o suficiente para saber muita coisa sobre eles. Por exemplo, a distância que percorreram até chegar aos instrumentos científicos que os detectou, aqui na Terra. É que quando os astrônomos medem uma FRB, é possível ver a quantidade total de gás que passou por ela durante toda a sua jornada em direção ao nosso planeta Terra.

O primeiro FRB descoberto foi detectado em 2007 por uma equipe liderada pelo astrônomo anglo-americano Duncan Lorimer, através do radiotelescópio Murriyang, também conhecido como Parkes Observatory, que fica na Austrália. A equipe encontrou um pulso tão incrivelmente brilhante que os astrônomos pensaram que poderia nem mesmo ser real. Era algo incomum demais, sem nenhuma explicação possível na época.

Quando fizeram a medida de quanta poeira cósmica foi atravessada pela rajada durante sua jornada à velocidade da luz, os astrônomos concluíram que a FRB teria que ter viajado por muitas regiões do universo para passar por tanto material. O que quer que tenha produzido aquela rajada de rádio deveria estar localizado a bilhões de anos-luz de distância. A equipe de Lorimer não podia apontar com precisão nenhum lugar, pois as medições do Murriyang eram muito limitadas para saber de onde veio a rajada. Mas eles sabiam que a fonte da energia era uma galáxia distante da Via Láctea.

Localizando a fonte das FRB

O Very Large Array (Imagem: Reprodução/Jeff Hellermann/NRAO/AUI/NSF)
O Very Large Array (Imagem: Reprodução/Jeff Hellermann/NRAO/AUI/NSF)

Para identificar a localização das FRB, foi necessário esperar alguns anos até que uma nova rajada fosse detectada. Além disso, os astrônomos sabiam que da próxima vez precisavam detectar a FRB com um interferômetro de rádio, que é uma instalação composta por uma série de antenas espalhadas por pelo menos alguns quilômetros no solo terrestre. Nesse tipo de observatório, os cientistas poderiam obter a leitura daquele único sinal, de curtíssima duração, através de vários telescópios combinados.

Com essa estratégia, o observatório pode produzir uma imagem de um FRB com detalhes suficientes para ver em qual galáxia a explosão aconteceu. Não só isso, mas em alguns casos os astrônomos podem descobrir em que lugar daquela galáxia a fonte da FRB está localizada.

Em 2012, uma nova FRB foi detectada, e dessa vez a fonte emitiu muitas rajadas. A primeira explosão foi descoberta em 2012, com o telescópio de Arecibo, em Porto Rico, enquanto as demais foram detectadas pelo Very Large Array, no Novo México, que é um observatório de radioastronomia composto por 27 antenas independentes, cada uma com um disco de diâmetro de 25 metros. Era o lugar ideal para investigar as FRB.

Naquela ocasião, os pesquisadores descobriram que as rajadas vinham de uma pequena galáxia a cerca de 3 bilhões de anos-luz de distância da Terra. Foi um grande avanço para a pesquisa das FRB, mas ainda não era o suficiente para responder todas as perguntas. Os astrônomos não puderam descobrir qual objeto exatamente estava emitindo rajadas tão intensas, embora algumas hipóteses fossem cogitadas.

Entre as hipóteses estavam inclusos objetos como estrelas de nêutrons, buracos negros, pulsares com estrelas companheiras, magnetares, entre outros. E claro, alguns pesquisadores, como Avi Loeb, propuseram que os sinais poderiam vir de naves alienígenas, mas a ideia não é levada muito em consideração. Também houve uma série de outras detecções que, mais tarde, se mostraram ser de fonte terrestre.

Antenas Murchison Widefield Array (Imagem: Reprodução/Dragonfly Media)
Antenas Murchison Widefield Array (Imagem: Reprodução/Dragonfly Media)

Foi só em 2018 que os cientistas tiveram outra oportunidade de observar uma FRB, dessa vez através do radiotelescópio Australian Square Kilometer Arrometer Pathfinder (ASKAP), localizado no Observatório de Radioastronomia (MRO) de Murchison. Ele identificou um sinal que ficou conhecido como FRB 181112, e era composto por múltiplos pulsos, cada um com duração inferior a 40 microssegundos.

Essa detecção foi particularmente positiva, pois a equipe responsável conseguiu detectar o local onde a rajada foi liberada, uma galáxia bastante comum, ao contrário da galáxia de onde veio a FRB anterior. Os pesquisadores publicaram um artigo sobre a FRB 181112, e este trabalho garantiu à equipe um prêmio anunciado no dia 10 de fevereiro de 2021 pela American Association for the Advancement of Science .

Depois da FRB 181112, outras equipes localizaram mais rajadas, totalizando cerca de uma dúzia de FRB, oriundas de várias galáxias diferentes entre si — grandes e pequenas, jovens e velhas. Essa variedade tão grande de galáxias é mais um mistério, mas também uma dica importante para encontrar a verdadeira fonte das FRB.

No início de 2020, mais explosões de raios-X de foram detectadas, provenientes de uma galáxia radicalmente diferente de todas as outras de onde os FRBs estudados anteriormente vieram. Poucos meses depois, uma nova detecção foi noticiada, dessa vez pelo telescópio orbital Swift. A essa altura, a hipótese de que se as FRB sejam emitidas por magnetares ganhou mais força.

Dois telescópios, o CHIME, no Canadá, e o STARE2, nos Estados Unidos, detectaram uma explosão de rádio muito brilhante, acompanhada de raios-X, proveniente de uma estrela muito magnética em nossa Via Láctea. Isso mostra que estrelas de nêutrons podem ser uma fonte das FRB que vemos em galáxias distantes. A liberação simultânea de raios X e ondas de rádio revelou pistas importantes que apontam para as megnetares, mas ainda é cedo para bater o martelo nessa questão. É preciso mais detecções e mais análises para comprovar a hipótese.

O futuro da pesquisa de FRB

Conceito artístico de uma magnetar, uma forte candidata a fonte de FRBs (Imagem: Reprodução/ESO/L. Calçada)
Conceito artístico de uma magnetar, uma forte candidata a fonte de FRBs (Imagem: Reprodução/ESO/L. Calçada)

Pesquisadores esperam que 2021 seja um ano no qual as FRB mais distantes já detectadas sejam registradas. É que uma equipe da Caltech está construindo uma instalação especificamente dedicada a encontrar FRBs, por isso é possível que muitas novidades estejam prestes a ser anunciadas. Além disso, o telescópio CHIME tem agora a maior amostra de sinais de FRB e esses dados estão sendo compilados em um catálogo sistemático que estará disponível para os astrônomos em breve.

Na Austrália, os pesquisadores estão desenvolvendo um novo supercomputador para detecção de FRB no ASKAP, e prometem encontrar rajadas de fontes mais distantes. De acordo com por Ryan Shannon e Keith Bannister, que fazem parte dessa equipe, o computador “transformará o ASKAP em uma câmera de vídeo de alta velocidade e alta definição e fará um filme do universo a 40 trilhões de pixels por segundo”.

Caso explosões provenientes de galáxias mais distantes sejam encontradas, os astrônomos poderão estudar melhor as FRB e entender o que causa essas rajadas intensas.

Fonte: Canaltech

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