O fenômeno tem intrigado os cientistas desde que o professor Duncan Lorimer, da Universidade da Virgínia Ocidental, detectou pela primeira vez as explosões distantes, de milissegundos de duração, em 2007
Desde então, as teorias sobre sua origem variam de possíveis comunicações de uma civilização extraterrestre aos chamados “terremotos estelares “. Uma rajada rápida de rádio (FRB) é uma rajada breve e poderosa de ondas de rádio que dura de menos de um milissegundo a alguns segundos. Essas rajadas vêm de uma fonte desconhecida de alta energia no espaço e liberam tanta energia em um milissegundo quanto o Sol da Terra pode produzir em três dias.
As FRBs se originam fora da Via Láctea, aumentando seu mistério, já que se comportam de forma tão diferente do que os astrofísicos observam localmente. As FRBs também liberam uma grande quantidade de energia, o que as torna fáceis de detectar. Há uma grande lacuna entre perceber eventos pontuais e chegar a uma explicação sólida para o fenômeno. Enquanto a maioria dos FRBs são eventos singulares, um pequeno punhado se repete. Esses repetidores dão aos pesquisadores uma direção conhecida para olhar e mais dados para testar.
A equipe internacional envolvida nas novas descobertas, liderada pelo Instituto Nacional Italiano de Astrofísica (INAF), concentrou-se em uma FRB específica chamada FRB20201124A, nomeada em homenagem à data de sua descoberta em 2020. A FRB repetitiva mais fraca já descoberta, sua origem está a 1,3 bilhão de anos-luz da Terra. O que a torna ainda mais interessante é que ela é uma das duas únicas FRBs conhecidas que também é pareada com uma fonte de rádio persistente de origem não térmica.
A equipe do INAF levantou a hipótese de que uma bolha de plasma existe na origem da FRB em questão. Isso foi testado monitorando a FRB usando o Very Large Array (VLA) dos Estados Unidos, o radiotelescópio mais sensível que existe. Seus resultados confirmaram a previsão teórica envolvendo uma bolha de plasma.
“Conseguimos demonstrar por meio de observações que a emissão persistente observada junto com algumas rajadas rápidas de rádio se comporta como esperado do modelo de emissão nebular, ou seja, uma ‘bolha’ de gás ionizado que envolve o motor central”, disse o autor principal Gabriele Bruni em um comunicado.
“Em particular, por meio de observações de rádio de uma das explosões mais próximas de nós, fomos capazes de medir a fraca emissão persistente vinda do mesmo local que a FRB, estendendo o alcance do fluxo de rádio explorado até agora para esses objetos em duas ordens de magnitude”, acrescentou Bruni.
Dados do Northern Extended Millimeter Array (NOEMA) na França forneceram à equipe informações adicionais cruciais, incluindo a quantidade de poeira necessária para rastrear regiões obscuras de formação de estrelas. O Gran Telescopio Canarias (GranTeCan) nas Ilhas Canárias também produziu informações ópticas para medir a emissão de hidrogênio ionizado.
“Observações ópticas foram um elemento importante para estudar a região FRB em uma resolução espacial similar à das observações de rádio”, disse a coautora Eliana Palazzi. “Mapear a emissão de hidrogênio em um nível tão grande de detalhes nos permitiu derivar a taxa de formação de estrelas local, que descobrimos ser muito baixa para justificar a emissão contínua de rádio.”
Luigi Piro, também um dos coautores do estudo, forneceu detalhes adicionais sobre a combinação de informações que moldaram sua descoberta. “Neste novo trabalho, conduzimos uma campanha em maior resolução espacial com o VLA”, ele explicou, acrescentando que observações adicionais usando dados obtidos do NOEMA e do GranTeCan ajudaram a reconstruir a galáxia e ajudaram a revelar a presença da bolha de plasma FRB (aparecendo como uma fonte de rádio compacta) dentro da região de formação de estrelas. “Enquanto isso, o modelo teórico sobre a nebulosa também foi publicado, permitindo-nos testar sua validade e, finalmente, confirmar o próprio modelo”, disse Piro.
Identificar a bolha de plasma como a provável origem da FRB levanta questões sobre como a FRB é gerada. A equipe levanta a hipótese de que um vento cósmico pode estar soprando contra a bolha de plasma para criar a emissão, com duas possibilidades oferecidas como fontes potenciais para a pressão: ou ela é produzida por uma estrela de nêutrons altamente magnetizada, conhecida como magnetar, ou um sistema binário composto por uma estrela, ou um buraco negro está intensamente agregando material de outro corpo estelar.
Embora a maioria das FRBs não mostre evidências de uma fonte de rádio persistente vinculada, isso pode mudar no futuro. Uma grande quantidade de espaço separa a FRB20201124A da Terra, mas outras FRBs estão localizadas ainda mais longe. Curiosamente, uma segunda fonte de rádio persistente muito tênue foi detectada emanando da mesma região. Os dados indicam que, devido à sua tênue, essas fontes de rádio persistentes também podem acompanhar outras FRBs, embora sua luminosidade possa fazer com que sejam muito tênues para serem facilmente detectadas.
O novo estudo da equipe, “Uma origem nebular para a emissão de rádio persistente de rajadas rápidas de rádio”, apareceu na revista Nature em 7 de agosto de 2024.
