Um estudo publicado na revista científica Nature na quarta-feira (23) descreve a descoberta da fonte mais próxima de flashes misteriosos no céu conhecidos como rajadas rápidas de rádio. Radiotelescópios de precisão revelaram que essas explosões ocorrem entre estrelas antigas, e de uma forma que ninguém poderia imaginar. O que também foi surpreendente para os astrônomos é que a fonte dos flashes, na galáxia espiral Messier 81, é a mais próxima da Terra já detectada.

Rajadas rápidas de rádio (FRB, na sigla para a expressão em inglês Fast Radio Bursts) – flashes de luz extremamente curtos no espaço – são imprevisíveis. E os astrônomos têm lutado para entender esse fenômeno desde que foi visto pela primeira vez, em 2007. Até agora, eles só foram detectados por radiotelescópios.

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A descoberta foi possível com o uso de dezenas de radiotelescópios espalhados por diversos países do mundo. Imagem: Vchal / Shutterstock

Cada flash dura apenas milésimos de segundo. No entanto, um único flash desses envia tanta energia quanto o Sol fornece em um dia. Várias centenas de flashes são disparados no espaço todos os dias. A maioria deles, muito longe da Terra, em galáxias a bilhões de anos-luz de distância.

Equipe estava investigando a galáxia Ursa Maior

Uma equipe internacional de astrônomos liderada por Franz Kirsten, da Universidade Técnica Chalmers, na Suécia, e Kenzie Nimmo, da Universidade de Amsterdã, na Holanda, apresenta observações que levam os cientistas a um passo mais perto de resolver o mistério. E, ao mesmo tempo, levantam novas dúvidas. 

Kirsten e Nimmo, que também são membros do  Instituto Holandês de Radioastronomia (ASTRON), estavam fazendo medições de alta precisão de uma fonte de rajadas rápidas de rádio descoberta em janeiro de 2020, na constelação de Ursa Maior.

Localizada na constelação de Ursa Maior, a galáxia Messier 81, facilmente visível através de binóculos ou um pequeno telescópio, foi identificada como a fonte mais próxima de rajadas rápidas de rádio, estando a 12 milhões de anos-luz da Terra. Imagem: NASA/JPL-Caltech

“Queríamos procurar pistas sobre as origens das explosões. Usando muitos radiotelescópios juntos, sabíamos que poderíamos identificar a localização da fonte no céu com extrema precisão. Isso dá a oportunidade de ver como é a vizinhança de uma explosão rápida de rádio”, diz Kirsten.

Ao analisar suas medições, a equipe de mais de 60 astrônomos, descobriu que os repetidos flashes de rádio vinham de algum lugar do qual ninguém esperava. As rajadas foram rastreadas até os arredores da galáxia espiral Messier 81 (M 81), a cerca de 12 milhões de anos-luz de distância, o que faz dessa a detecção mais próxima de uma fonte de rajadas rápidas de rádio.

Fonte de rajadas rápidas de rádio trouxe mais surpresas

No entanto, essa não foi a única surpresa dos pesquisadores. O local combinava exatamente com um grupo denso de estrelas muito antigas, conhecido como um aglomerado globular. “É incrível encontrar rajadas rápidas de rádio de um aglomerado globular! Este é um lugar no espaço onde você só encontra estrelas antigas. Mais adiante no universo, foram encontradas rápidas rajadas de rádio em lugares onde as estrelas são muito mais jovens”, revelou Nimmo.

“Embora a semelhança da explosão com a emissão de alguns pulsares em nossa galáxia nos coloque em um lugar conhecido, os progenitores de FRB podem ser bastante diversos. Isso certamente motiva a localização e caracterização de mais rajadas de rádio”, acrescenta Ramesh Karuppusamy, do Instituto Max Planck de Radioastronomia (MPIfR), na Alemanha, coautor do artigo.

Muitas rajadas rápidas de rádio foram encontradas cercadas por jovens estrelas massivas, muito maiores que o Sol. Nesses locais, explosões estelares são comuns e deixam para trás remanescentes altamente magnetizados.

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Então, os cientistas passaram a acreditar que explosões rápidas de rádio podem ser criadas em objetos conhecidos como magnetares, que são remanescentes extremamente densos de estrelas que explodiram. E eles são os ímãs mais poderosos conhecidos do universo.

“Espera-se que os magnetares sejam brilhantes e novos, e definitivamente não cercados por estrelas antigas. Assim, se o que estamos olhando aqui é realmente um magnetar, então ele não pode ter sido formado a partir de uma jovem estrela explodindo. Tem que haver outra maneira”, diz Jason Hessels, da Universidade de Amsterdã e também pesquisador do ASTRON.

Para os cientistas, portanto, a fonte de flashes de rádio é um magnetar que se formou quando uma anã branca se tornou maciça o suficiente para entrar em colapso sob seu próprio peso.

Com o tempo, estrelas comuns como o Sol envelhecem e se transformam em pequenos objetos brilhantes chamados anões brancas. Muitas estrelas no aglomerado vivem juntas em sistemas binários. Das dezenas de milhares de estrelas no aglomerado, algumas se aproximam o suficiente para que uma estrela colete material da outra. “Isso pode levar a um cenário conhecido como colapso induzido por acreção”, explica Kirsten.

“Se uma das anãs brancas pode pegar massa extra suficiente de sua companheira, ela pode se transformar em uma estrela ainda mais densa, conhecida como estrela de nêutrons. Essa é uma ocorrência rara, mas em um aglomerado de estrelas antigas, é a maneira mais simples de fazer rajadas rápidas de rádio”, diz o membro da equipe Mohit Bhardwaj, da Universidade McGill, no Canadá.

Como se não fosse o suficiente, os astrônomos encontraram uma terceira surpresa: alguns dos flashes eram ainda mais curtos do que eles esperavam, e isso levantou uma suspeita. “Os flashes cintilavam em brilho dentro de apenas algumas dezenas de nanossegundos. Isso nos diz que eles devem estar vindo de um volume minúsculo no espaço, menor do que um campo de futebol e talvez apenas dezenas de metros de diâmetro”, diz Nimmo.

Novas observações podem obter mais detalhes sobre o fenômeno

Sinais rápidos de raios foram vistos de uma das mais famosas estrelas de nêutrons já descobertas, o Pulsar do Caranguejo. É um pequeno e denso remanescente de uma explosão de supernova que foi vista da Terra em 1054, na constelação de Touro. 

“Alguns dos sinais que medimos são curtos e extremamente poderosos, da mesma forma que alguns sinais do Pulsar do Caranguejo. Isso sugere que estamos realmente vendo um magnetar, mas em um lugar que os magnetares não foram encontrados antes”, diz Kenzie Nimmo.

Observações futuras poderão dizer se a fonte realmente é um magnetar incomum, ou outra coisa, como um buraco negro ou uma estrela densa em uma órbita próxima. “Essas rápidas rajadas de rádio parecem estar nos dando uma nova e inesperada visão de como as estrelas vivem e morrem. Se isso for verdade, eles podem, como supernovas, ter coisas para nos dizer sobre estrelas e suas vidas em todo o universo”, diz Kirsten.

Para estudar a fonte na mais alta resolução e sensibilidade possível, os cientistas combinaram medições de telescópios da European VLBI Network (EVN), além da comparação de dados de 12 antenas parabólicas espalhadas pela Suécia, Letônia, Holanda, Rússia, Alemanha, Polônia, Itália e China. As medições da EVN foram complementadas com dados de diversos outros telescópios, entre eles o Karl G. Jansky Very Large Array (VLA), no Novo México, EUA.

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