Novas Perspectivas sobre Pulsos de Rádios Rápidos e Magnetares

Os bursts de rádio rápidos (FRBs) são explosões breves, mas poderosas, de ondas de rádio que vêm de Galáxias distantes. Eles duram só alguns milissegundos e podem ser bem brilhantes. A causa exata desses bursts ainda é um mistério, mas muitos cientistas acham que podem vir de um tipo de estrela de nêutron chamado magnetar. Os Magnetars têm campos magnéticos muito fortes e se formam quando estrelas massivas explodem numa supernova.

Nesse estudo, os cientistas investigaram mais a fundo a conexão entre FRBs e magnetars. Eles focaram em entender como magnetars, como um chamado SGR J1935+2154, poderiam ser responsáveis pelos eventos de FRB que observamos.

Para investigar essa conexão, os pesquisadores monitoraram um conjunto de sete galáxias próximas usando um telescópio de rádio chamado Northern Cross. Eles passaram um total de 692 horas observando essas galáxias, procurando por FRBs. Eles previram quantos eventos poderiam encontrar com base na energia dos bursts e em quantos bursts um magnetar poderia produzir ao longo do tempo.

Durante as observações, eles detectaram um burst com 1,8 milissegundos de duração, apontando para a galáxia M101. No entanto, eles acreditam que esse burst provavelmente se originou de além de M101. Eles não encontraram outros bursts nas galáxias selecionadas, o que os levou a estabelecer limites sobre a frequência com que esses bursts poderiam ocorrer. Os pesquisadores estimaram que há um máximo de cerca de 38 bursts de magnetars por ano.

Além de estudar magnetars, a equipe explorou a ideia de que fontes de raios X ultraluminosos (ULXs) poderiam ser possíveis origens para os FRBs. Os ULXs são sistemas de estrelas binárias que podem brilhar incrivelmente em raios X, indicando que uma das estrelas é provavelmente um buraco negro ou uma estrela de nêutron puxando material de sua estrela companheira. Algumas das galáxias que eles estudaram são conhecidas por abrigar ULXs, permitindo que estimassem com que frequência essas fontes poderiam produzir FRBs.

As descobertas deles sugerem que bursts de magnetars como SGR J1935+2154 são relativamente raros em comparação com as suposições anteriores. Isso indica que os magnetars sozinhos podem não explicar todos os FRBs. Ao invés disso, pode haver outros tipos mais incomuns de magnetars contribuindo para esse fenômeno, especialmente aqueles que não se formam através de explosões de supernova tradicionais.

#Entendendo os Fast Radio Bursts

Os FRBs são explosões intensas de energia de rádio que aparecem de além da nossa galáxia. Eles têm um brilho muito alto, se destacando. Desde que foram descobertos, os cientistas observaram cerca de 100 desses bursts de rádio, com cerca de 25 ligados a uma galáxia hospedeira. Alguns desses bursts são repetidores, enviando múltiplos sinais ao longo do tempo.

Entre todos os candidatos a causar FRBs, os magnetars são os mais discutidos. Magnetars são um tipo de estrela de nêutron que pode gerar bursts poderosos devido ao decaimento de seus fortes campos magnéticos.

A conexão entre FRBs e magnetars se fortaleceu com a detecção de um evento específico, o FRB 20200428, que aconteceu simultaneamente com um burst de raios X do magnetar galáctico SGR J1935+2154. A energia do burst de rádio cai entre o que é observado nos púlsares e a energia intensa vista em FRBs extragalácticos.

Embora alguns púlsares possam produzir sinais brilhantes, os dados atuais sugerem que magnetars podem não ser a única ou mesmo a principal fonte dos FRBs que observamos. Alguns bursts foram encontrados em regiões de galáxias que não têm muita formação estelar, levantando questões sobre a ligação entre magnetars e FRBs.

#A Busca por FRBs em Galáxias Próximas

Neste estudo, os pesquisadores tinham como objetivo encontrar FRBs em uma amostra de galáxias próximas, focando em áreas onde a formação estelar provavelmente está acontecendo. Eles escolheram seus alvos com base em altas taxas de formação estelar porque essas regiões devem abrigar mais magnetars, que nascem de estrelas jovens.

A equipe implementou uma estratégia para monitorar as galáxias à medida que se moviam pelo campo de visão do telescópio. Esse método melhorou as chances de detectar bursts de rádio de várias fontes. As observações ocorreram de dezembro de 2021 a agosto de 2022.

Durante essa campanha prolongada, eles verificaram regularmente fontes conhecidas, incluindo um púlsar e um FRB repetidor conhecido, para garantir que seus equipamentos estavam funcionando corretamente. Enquanto detectaram pulsos únicos do púlsar e bursts adicionais do FRB repetidor, não observaram novos FRBs das galáxias vizinhas.

Os dados foram analisados usando um software projetado especificamente para filtrar interferências e ruídos que podem ocorrer na astronomia de rádio. Após revisar cuidadosamente os potenciais candidatos, eles encontraram apenas um que se encaixava em seus critérios e poderia ser considerado um verdadeiro FRB.

#Descobertas e Implicações

O burst detectado, chamado de FRB 20220320, foi encontrado na direção da galáxia M101 em 30 de março de 2022. No entanto, suas propriedades indicam que provavelmente se originou de uma distância maior do que M101. Isso complica ainda mais a compreensão de onde vêm os FRBs.

Os pesquisadores concluíram que, com base em suas observações, pode haver limites sobre com que frequência os magnetars produzem bursts. Eles estimaram um máximo anual de cerca de 500 bursts de cada magnetar com base no número de galáxias que estudaram.

Esses resultados desafiam as ideias anteriores que viam os magnetars como a principal fonte de FRBs. A raridade dos bursts sugere que nem todos os FRBs podem ser atribuídos a magnetars do tipo SGR J1935+2154. Em vez disso, pode haver necessidade de considerar fontes ou tipos adicionais de magnetars.

O estudo também analisou os ULXs e concluiu que, embora também possam ser capazes de produzir bursts, a taxa com que o fazem é significativamente menor do que as taxas observadas nos FRBs repetidores mais ativos. Essas informações podem guiar pesquisas futuras na identificação das verdadeiras origens dos FRBs.

#Conclusão

Essa pesquisa fornece importantes insights sobre a relação entre os bursts de rádio rápidos e os magnetars. Ao fazer um levantamento de galáxias próximas e procurar por FRBs, os cientistas fizeram observações críticas que sugerem que magnetars como SGR J1935+2154 podem não ser os únicos progenitores dos FRBs.

Em vez disso, suas descobertas indicam que outros tipos de magnetars, ou fontes totalmente diferentes, podem ser necessários para explicar a ampla variedade de comportamentos dos FRBs e a taxa geral de ocorrências. A investigação sobre ULXs abre possibilidades adicionais, mas também destaca que ainda há muito a aprender sobre esses eventos cósmicos intrigantes.

Resumindo, embora os magnetars desempenhem um papel significativo na história dos FRBs, o quadro completo permanece complexo, e estudos futuros podem revelar novas ideias sobre as origens desses fascinantes bursts de energia de rádio.