Astrônomos detectam ‘batimentos cardíacos’ de rádio a bilhões de anos-luz da Terra | notícias do MIT

Astrônomos detectam 'batimentos cardíacos' de rádio a bilhões de anos-luz da Terra |  notícias do MIT

Astrônomos do MIT e universidades do Canadá e dos Estados Unidos detectaram um sinal de rádio estranho e persistente de uma galáxia distante que parece piscar com surpreendente regularidade.

O sinal é classificado como uma explosão de rádio rápida, ou FRB – uma explosão extremamente poderosa de ondas de rádio de origem astrofísica desconhecida, normalmente com duração de alguns milissegundos no máximo. No entanto, esse novo sinal dura até três segundos, cerca de 1.000 vezes mais que o FRB médio. Dentro dessa janela, a equipe detectou rajadas de ondas de rádio que se repetem a cada 0,2 segundo com um padrão periódico distinto, semelhante a um batimento cardíaco.

Os pesquisadores nomearam o sinal FRB 20191221A, e atualmente é o FRB de vida mais longa, com o padrão periódico mais claro descoberto até hoje.

A fonte do sinal está localizada em uma galáxia distante, a vários bilhões de anos-luz da Terra. O que exatamente essa fonte poderia ser permanece um mistério, embora os astrônomos suspeitem que o sinal possa ser emitido por um pulsar ou magnetar de rádio, ambos tipos de estrelas de nêutrons – os núcleos muito densos e de rotação rápida de estrelas gigantes.

“Não há muitas coisas no universo que emitem sinais estritamente periódicos”, diz Danielle Micheli, pesquisadora de pós-doutorado no Instituto Kavli de Astrofísica e Pesquisa Espacial do MIT. “Um exemplo que conhecemos em nossa galáxia são os pulsares de rádio e magnéticos, que giram e produzem um feixe semelhante a um farol. Achamos que esse novo sinal pode ser um magnetar ou um pulsar no doping.”

A equipe espera descobrir mais sinais periódicos dessa fonte, que podem ser usados ​​como relógio astrofísico. Por exemplo, a frequência das explosões e como elas mudam à medida que a fonte se afasta da Terra podem ser usadas para medir a taxa de expansão do universo.

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Esta descoberta foi relatada hoje na revista temperar a naturezae foi de autoria de membros da Colaboração CHIME/FRB, incluindo os coautores do MIT Calvin Leung, Juan Mina-Barra, Caitlin Shen e Kiyoshi Masui no MIT, juntamente com Micheli, que liderou a descoberta como pesquisador. University, depois como pós-doutorado no Massachusetts Institute of Technology.

“Boom Boom Boom”

Desde a primeira descoberta de FRB em 2007, centenas de flashes de rádio semelhantes foram detectados em todo o universo, mais recentemente pelo Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment, ou CHIME, um radiotelescópio interferométrico que consiste em quatro grandes refletores parabólicos localizados no Domínio. Observatório de Radioastrofísica na Colúmbia Britânica, Canadá.

O CHIME monitora constantemente o céu enquanto a Terra gira e é projetado para captar ondas de rádio emitidas pelo hidrogênio nos estágios iniciais do universo. O telescópio também é sensível a rajadas rápidas de rádio e, desde que começou a observar o céu em 2018, o CHIME detectou centenas de FRBs emanados de diferentes partes do céu.

A grande maioria dos FRBs observados até agora são únicos – rajadas ultra-brilhantes de ondas de rádio que duram alguns milissegundos antes de piscar. Recentemente, pesquisadores descobriram Primeira FRB . Patrulha que parece emitir um padrão regular de ondas de rádio. Esse sinal consiste em uma janela de quatro dias de rajadas aleatórias que se repetem a cada 16 dias. Este ciclo de 16 dias indicou um padrão cíclico de atividade, embora o sinal de RF real fosse aleatório e não cíclico.

Em 21 de dezembro de 2019, o CHIME captou um sinal de um possível FRB, que imediatamente chamou a atenção de Michilli, que estava examinando os dados recebidos.

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“Era incomum”, lembra ele. “Não foi muito longo, durou cerca de três segundos, mas havia picos periódicos que eram notavelmente precisos, emitindo a cada milissegundo – bum, bum, bum – como um batimento cardíaco. Esta é a primeira vez que o sinal em si é periódico.”

Explosões fantásticas

Ao analisar o padrão de explosão de rádio do FRB 20191221A, Mitchell e colegas encontraram semelhanças com as emissões de rádio e pulsares magnéticos em nossa galáxia. Os pulsares de rádio são estrelas de nêutrons que emitem feixes de ondas de rádio, parecendo pulsar à medida que a estrela gira, enquanto os magnetares produzem emissões semelhantes devido aos seus campos magnéticos intensos.

A principal diferença entre o novo sinal e as emissões de rádio de nossos pulsares e magnetosferas é que o FRB 20191221A parece ser um milhão de vezes mais brilhante. Os flashes brilhantes podem se originar de um pulsar ou magnetar de rádio distante que geralmente é menos brilhante à medida que gira e, por algum motivo desconhecido, desencadeou uma série de explosões brilhantes, em uma rara janela de três segundos que o CHIME foi felizmente posicionado para capturar, diz Micheli.

“A CHIME descobriu muitos FRBs com propriedades diferentes”, diz Micheli. “Vimos alguns vivendo dentro de nuvens muito turbulentas, enquanto outros parecem estar em ambientes limpos. Pelas características desse novo sinal, podemos dizer que ao redor dessa fonte existe uma nuvem de plasma que deve ser muito turbulenta.”

Os astrônomos esperam capturar rajadas adicionais de FRB 20191221A periódica, o que poderia ajudar a melhorar sua compreensão de sua fonte e estrelas de nêutrons em geral.

“Esta descoberta levanta a questão do que poderia estar causando esse sinal extremo que não vimos antes e como podemos usar esse sinal para estudar o universo”, diz Micheli. “Os futuros telescópios prometem detectar milhares de FRBs por mês, quando poderemos encontrar mais desses sinais periódicos”.

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Esta pesquisa foi apoiada, em parte, pela Fundação do Canadá para a Inovação.

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