Uma nova explosão de rádio rápido foi encontrada em uma área que não deveria ter nenhuma fonte

Explosões rápidas de rádio eram um mistério quando foram observadas pela primeira vez. No início, cada FRB seguiu o mesmo padrão: uma onda maciça de energia em comprimentos de onda de rádio que durou menos de um segundo – e então a explosão desapareceu, para nunca mais ser repetida. Inicialmente, suspeitamos que os FRBs pudessem ser um defeito de hardware em nossos detectores, mas com o tempo, a frequência dos fluxos nos convenceu de que eles eram reais.

Desde então, identificamos Fontes de rajadas frequentes e ligar as FRBs a uma fonte que produz energia fora da faixa de rádio. Isso eventualmente nos ajudou a apontar o dedo de uma fonte: magnetares, ou estrelas de nêutrons que possuem campos magnéticos muito intensos.

Agora, a realidade se foi e a chave do macaco é lançada nesta bela e simples interpretação. Uma nova fonte de repetição para FRBs foi identificada e está em um lugar onde não esperaríamos encontrar ímãs. Isso não significa que a fonte não de um magnetar, mas temos que recorrer a algumas explicações inusitadas para sua formação.

nêutrons giratórios

Um magnetar é uma forma de estrela de nêutrons, que é o que resta depois que uma estrela massiva o suficiente para gerar uma supernova, mas não maciça o suficiente para formar um buraco negro, colapsa. Quando esse remanescente é comprimido em uma sopa de nêutrons, o material da estrela de nêutrons encolhe até ter apenas cerca de 20 quilômetros de largura. Este objeto compacto herda toda a energia rotacional de sua estrela-mãe, fazendo com que gire em uma taxa rápida, muitas vezes aumentada pela adição de matéria que cai de seu ambiente.

Em muitos casos, essa rotação rápida resulta em pulsares, que são estrelas de nêutrons com fontes de radiação que parecem piscar rapidamente à medida que a estrela gira. Em outros, a estrela de nêutrons acaba com um campo magnético intenso, tornando-se um magnetar. As intensas linhas de campo magnético do magnetar são movidas por sua rotação, muitas vezes resultando em interações de alta energia com seu ambiente.

Mas esses fenômenos de alta energia não costumam durar muito, pelo menos do ponto de vista astronômico. Todas essas interações energéticas com o ambiente fazem com que a estrela de nêutrons libere energia, diminuindo sua rotação e reduzindo a intensidade de qualquer luz que produza. Por exemplo, acredita-se que os trens magnéticos tenham uma vida útil de apenas 10.000 anos antes de desaparecer em uma existência mais silenciosa.

Além disso, a supernova que forma estrelas magnetares ocorre em estrelas relativamente jovens, normalmente com apenas alguns milhões de anos.

Esta combinação – uma morte de estrela precoce e uma vida magnética curta – significa que só esperamos ver magnetares em regiões com abundância de estrelas jovens. Supunha-se que os aglomerados estelares mais antigos viram a formação de magnetares e desapareceram bilhões de anos atrás.

De onde era isso?

O novo trabalho, de uma grande equipe internacional, incluiu o acompanhamento da descoberta de outra fonte de FRB repetida, chamada FRB 20200120E. Para determinar o paradeiro do FRB 20200120E, a equipe recorreu ao poder de análise da European Very Long Interferometric Network, que pode usar até 22 telescópios. espalhado por todo o mundo. A equipe conseguiu obter o suficiente desses telescópios apontados para a fonte de repetição para visualizar cinco FRBs individuais.

Da forma como a reconstrução de dados desses diferentes telescópios funciona, um único respingo não nos dará uma localização exata. Alternativamente, um conjunto de locais potenciais pode ser identificado. Ao combinar os locais que correspondem a cada uma dessas rajadas, os pesquisadores conseguiram fornecer uma localização potencial para a fonte de FRB.

Esta fonte acabou por ser um aglomerado globular de estrelas na galáxia vizinha M81. Com base na incerteza restante sobre a localização do FRB 20200120E e a frequência de aglomerados globulares dentro de M81, a equipe de pesquisa estima que as chances de não ter FRB 20200120E neste aglomerado globular são de cerca de 1 em 10.000.

Uma pesquisa neste site não revelou uma fonte consistente de sinais de rádio. Nenhuma fonte de alta energia foi encontrada, com base em pesquisas com telescópios de raios X e raios gama. Portanto, não há nenhum objeto claro de alta energia lá.

O que é velho e novo de novo?

Este site é estranho. A mais característica dos aglomerados globulares é que eles consistem em grupos de estrelas antigas. É improvável que tenha havido qualquer supernova em que estrelas de nêutrons tenham se formado por bilhões de anos. Então isso provavelmente descartaria a presença de ímãs, certo?

Não completamente. Alguns mecanismos podem produzir um magnetar sem uma supernova ou muito depois de ter ocorrido. Esses mecanismos dependem principalmente de uma estrela companheira próxima. Se a companheira fosse uma estrela comum, ela poderia alimentar uma estrela anã branca com matéria até que a anã colapsasse em uma estrela de nêutrons. Ou diferentes grupos de anãs brancas e estrelas de nêutrons podem se fundir, produzindo também uma estrela de nêutrons. Finalmente, sabemos que um companheiro comum pode “girar” uma estrela de nêutrons anteriormente quiescente, alimentando-a com matéria.

Qualquer um desses processos poderia produzir um magnetar dentro de um grupo de estrelas antigas. Pode ser difícil determinar qual processo – se houver – realmente ocorreu no FRB 20200120E, dada a aparente ausência de qualquer atividade sem explosão do site.

De qualquer forma, os resultados sugerem que, se o magnetismo é a fonte de todos os FRBs, podemos esperar vê-los em uma gama muito maior de ambientes do que o esperado antes dessa descoberta. Podemos não querer excluir a consideração de fontes não magnéticas ainda.

Natureza, 2022. DOI: 10.1038 / s41586-021-04354-w (Sobre DOIs).