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Rajada de rádio enigmática revela segredos do halo de galáxia

Com informações do ESO - 03/10/2019

Rajada de rádio enigmática revela segredos do halo de galáxia
O sinal de FRB 181112 era composto por diversas pulsações, cada uma com menos de 40 microssegundos de duração. Esta curta duração das pulsações estabelece um limite superior para a densidade do gás do halo da galáxia atravessada, uma vez que a passagem por um meio mais denso alargaria a duração do sinal de rádio.
[Imagem: ESO/M. Kornmesser]

Rajada rápida de rádio

Astrônomos observaram pela primeira vez uma rajada rápida de ondas de rádio passando por um halo galáctico.

Com uma duração de menos de um milissegundo, esta explosão enigmática de ondas de rádio cósmicas chegou quase imperturbável até à Terra, sugerindo assim que o halo da galáxia atravessado tem uma densidade surpreendentemente baixa e um campo magnético bastante fraco.

"O sinal da explosão rádio rápida expôs a natureza do campo magnético existente em torno da galáxia e a estrutura do halo de gás. O estudo demonstra uma nova técnica para explorar a natureza de halos de galáxia," disse Xavier Prochaska, da Universidade de Santa Cruz na Califórnia.

Em Novembro de 2018, o rádio telescópio ASKAP (Australian Square Kilometre Array Pathfinder) observou uma explosão rápida de ondas de rádio, chamada FBR 181112. Observações de seguimento, feitas com o VLT, no Chile, e com outros telescópios, revelaram que as pulsações rádio passaram pelo halo de uma galáxia massiva na sua trajetória até à Terra.

Isto permitiu aos astrônomos analisar os sinais de rádio no intuito de extrair informações sobre a natureza do halo de gás das galáxias, ou seja, ele utilizaram um mistério cósmico para investigar outro.

"Assim que sobrepusemos as imagens rádio e visíveis, vimos logo que esta explosão rádio passava pelo halo de uma galáxia localizada mais perto de nós e que, pela primeira vez, tínhamos uma maneira direta de investigar a matéria que rodeia esta galáxia, matéria esta que é invisível de outro modo," disse Cherie Day, astrônoma da Universidade de Tecnologia de Swinburne, na Austrália.

Halo das galáxias

Os astrônomos ainda não sabem o que causa as rajadas rápidas de ondas de rádio, e apenas recentemente conseguiram localizar as galáxias que deram origem a alguns destes novos sinais rádio muito brilhantes e curtos.

Um halo galáctico contém tanto matéria escura como matéria normal, ou bariônica, esta última encontrando-se essencialmente sob a forma de um gás quente ionizado. Enquanto a parte luminosa de uma galáxia massiva pode ter uma dimensão de cerca de 30.000 anos-luz, o seu halo mais ou menos esférico apresenta um diâmetro dez vezes maior.

O gás do halo alimenta a formação estelar, à medida que se move em direção ao centro da galáxia, enquanto outros processos, tais como explosões de supernovas, podem lançar material para fora das regiões de formação estelar e em direção ao halo galáctico. Uma das razões pelas quais os astrônomos estudam o gás do halo é tentar compreender melhor estes processos de ejeção, os quais podem "desligar" a formação estelar.

"O halo desta galáxia é surpreendentemente calmo," disse Prochaska. "O sinal rádio passou pela galáxia quase sem ser perturbado, o que contradiz modelos anteriores que previam o que deveria acontecer a explosões rádio nestas circunstâncias."

"Tal como o ar estremece num dia quente de verão, também a atmosfera tênue nesta galáxia massiva deveria deformar o sinal da explosão de ondas rádio rápida. Em vez disso, recebemos um sinal tão limpo e nítido que não existe praticamente nenhuma assinatura do gás por onde passou," acrescentou Jean-Pierre Macquart, da Universidade de Curtin, na Austrália.

As observações não encontraram evidências de nuvens turbulentas frias ou pequenos nós densos de gás frio. O sinal de rádio também trouxe informações sobre o campo magnético do halo, que é muito fraco - um bilhão de vezes mais fraco que o de um imã de geladeira.

Nesta altura, com resultados para apenas um halo galáctico, os pesquisadores não podem dizer se a densidade baixa e campo magnético fraco que mediram são invulgares ou se estudos anteriores de halos galácticos sobrestimaram estas propriedades. Prochaska espera que o ASKAP e outros radiotelescópios usem mais explosões de ondas rádio rápidas para estudarem outros halos galácticos e investigar as suas propriedades.

Bibliografia:

Artigo: The low density and magnetization of a massive galaxy halo exposed by a fast radio burst
Autores: J. Xavier Prochaska, Jean-Pierre Macquart, Matthew McQuinn, Sunil Simha, Ryan M. Shannon, Cherie K. Day, Lachlan Marnoch, Stuart Ryder, Adam Deller, Keith W. Bannister, Shivani Bhandari, Rongmon Bordoloi, John Bunton, Hyerin Cho, Chris Flynn, Elizabeth K. Mahony, Chris Phillips, Hao Qiu, Nicolas Tejos
Revista: Science
Vol.: eaay0073
DOI: 10.1126/science.aay0073

Artigo: A single fast radio burst localized to a massive galaxy at cosmological distance
Autores: K. W. Bannister, A. T. Deller, C. Phillips, J.-P. Macquart, J. X. Prochaska, N. Tejos, S. D. Ryder, E. M. Sadler, R. M. Shannon, S. Simha, C. K. Day, M. McQuinn, F. O. North-Hickey, S. Bhandari, W. R. Arcus, V. N. Bennert, J. Burchett, M. Bouwhuis, R. Dodson, R. D. Ekers, W. Farah, C. Flynn, C. W. James, M. Kerr, E. Lenc, E. K. Mahony, J. O’Meara, S. Oslowski, H. Qiu, T. Treu, V. U., T. J. Bateman, D. C.-J. Bock, R. J. Bolton, A. Brown, J. D. Bunton, A. P. Chippendale, F. R. Cooray, T. Cornwell, N. Gupta, D. B. Hayman, M. Kesteven, B. S. Koribalski, A. MacLeod, N. M. McClure-Griffiths, S. Neuhold, R. P. Norris, M. A. Pilawa, R.-Y. Qiao, J. Reynolds, D. N. Roxby, T. W. Shimwell, M. A. Voronkov, C. D. Wilson
Revista: Science
DOI: 10.1126/science.aaw5903






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