Resolva o estranho mistério das rajadas rápidas de rádio

Este trabalho prova que novos telescópios com capacidades únicas, como o ATA, podem fornecer um novo ângulo sobre os mistérios pendentes da ciência FRB.

Uma equipe de cientistas do Instituto SETI revelou novos insights sobre o mistério cósmico conhecido como explosões rápidas de rádio (FRBs). A descoberta e observação detalhada da repetição do FRB 20220912A, realizada no Allen Telescope Array (ATA) do Instituto SETI, lançou luz sobre a natureza desses sinais espaciais.

FRBs são flashes curtos e intensos de ondas de rádio provenientes do espaço profundo. Embora a maioria ocorra apenas uma vez, alguns “repetidores” enviam sinais mais de uma vez, obscurecendo ainda mais a compreensão da sua origem. Ao longo de 541 horas de observação, os pesquisadores detectaram 35 rajadas rápidas de rádio do repetidor FRB 20220912A. As observações feitas com o ATA cobriram uma ampla gama de frequências de rádio e revelaram padrões fascinantes. Todos os 35 FRBs são encontrados na parte inferior do espectro de frequência, cada um com uma assinatura de energia única.

Os espectros dinâmicos (ou padrões em “cascata”) de todas as explosões do FRB 20220912A foram detectados usando o conjunto do Telescópio Allen, perfis de pulso com média de frequência e espectros com média de tempo.
As áreas sombreadas em vermelho nos gráficos de séries temporais indicam o período de sub-rajadas específicas, com linhas verticais vermelhas marcando os limites das sub-rajadas adjacentes. Crédito: Instituto SETI

Insights das observações do Instituto SETI

“Este trabalho é emocionante porque fornece a confirmação de propriedades conhecidas de FRB e a descoberta de algumas novas”, disse a Dra. Sofia Shaikh do Instituto SETI, bolsista de pós-doutorado NSF MPS-Ascend e autora principal. “Estamos restringindo a fonte de rajadas rápidas de rádio, por exemplo, a objetos extremos como magnetares, mas nenhum modelo existente pode explicar todas as propriedades observadas até agora. Foi ótimo fazer parte do primeiro estudo FRB conduzido com ATA – Este trabalho prova que novos telescópios com capacidades únicas, como o ATA, podem fornecer um novo ângulo sobre os mistérios pendentes da ciência FRB.

Resultados detalhados publicados recentemente na revista Avisos mensais da Royal Astronomical Society (MNRAS), apresenta comportamentos interessantes de FRBs. Esses sinais ambíguos mostram uma mudança descendente de frequência, uma conexão entre a largura de banda e a frequência central e mudanças na duração do burst ao longo do tempo. A equipe também notou algo que não havia sido relatado antes: houve uma diminuição notável na frequência central das explosões durante os dois meses de observação, revelando um inesperado apito de planeio cósmico.

Dois parâmetros do conjunto de dados FRB 20220912A – frequência central e largura de banda – são plotados ao longo do tempo, em MJD, desde o início até o final da campanha (um período de cerca de 60 dias). O painel a) indica que a frequência central do FRB diminui ao longo da campanha (com resíduos das diretrizes LOWESS ajustadas e não paramétricas mostradas abaixo em azul). O painel b) mostra a mesma diminuição ao longo do tempo para a largura de banda. Crédito: Instituto SETI

Além disso, os investigadores usaram estas observações para prever o ponto de inflexão para o FRB 20220912A mais brilhante, indicando a sua contribuição para a taxa geral do sinal cósmico. Na verdade, este objeto em particular foi responsável por uma pequena percentagem de todas as poderosas e rápidas explosões de rádio no céu durante estas observações.

O estudo também analisou os padrões temporais de sequências de rajadas, procurando repetições dentro e entre rajadas rápidas de rádio. Nenhum padrão claro foi encontrado, destacando a imprevisibilidade desses fenômenos celestes.

O papel do conjunto de telescópios Allen

Este trabalho demonstra o importante papel que o ATA desempenha na desvendação dos mistérios das rajadas rápidas de rádio. O ATA tem a capacidade única de gravar um grande número de canais de frequência ao mesmo tempo, mesmo que estejam muito espaçados – por exemplo, onde algumas frequências são muito altas e outras muito baixas. Isso permite verificações pontuais na chegada do FRB, para restringir o que o FRB está fazendo em frequências altas e baixas simultaneamente. As atualizações contínuas prometem mais recursos para ver rajadas de rádio rápidas e fracas em mais frequências simultaneamente, garantindo que o ATA permaneça na vanguarda do desenvolvimento de nossa compreensão das rajadas de rádio rápidas.

Allen Telescope Array (ATA) baseado no Hat Creek Radio Astronomy Observatory, Califórnia, EUA. O ATA é operado pelo Instituto SETI, foi projetado como uma ferramenta dedicada para buscas de assinaturas tecnológicas e tem potencial para ser um recurso poderoso para estudar transientes. Crédito: Joe Marvia

“É emocionante ver a ATA participando da pesquisa FRB três anos após o início do programa de atualização”, disse o Dr. Wael Farah, cientista do projeto ATA no Instituto SETI e coautor. “A ATA possui capacidades únicas que estão sendo usadas em vários empreendimentos de pesquisa, incluindo operações transitórias rápidas.”

Esta descoberta marcante representa um passo importante na busca contínua para descobrir os segredos de objetos extremos no universo. À medida que os cientistas continuam a explorar o Universo, cada característica única que descobrimos aproxima-nos da compreensão das origens e da natureza destes sinais cósmicos atraentes.

Referência: “Caracterização do FRB 20220912A recorrente usando o Allen Telescope Array” por Sophia Z. Sheikh, Wael Farah, Alexander W. Pollack, Andrew BV, Simeon, Muhammad A. Shama, Luigi F. Cruz, Roy H. Davis, David R. DeBoer, Vishal Gajjar, Phil Karn, Jamar Keetling, Wenbin Lu, Mark Masters, Pranav Premnath, Sarah Schultz, Carol Shoemaker, Gurmehar Singh e Michael Snodgrass, aceitaram, Avisos mensais da Royal Astronomical Society.
arXiv:2312.07756