As explosões rápidas de rádio (ou FRBs, do inglês Fast Radio Bursts), breves erupções brilhantes de ondas de rádio cósmicas, têm deixado perplexos os astrónomos desde que foram pela primeira vez relatadas, há quase uma década. Embora pareçam vir do Universo distante, até agora, nenhum desses enigmáticos eventos tinha revelado grandes detalhes sobre como e onde tivera origem.

Investigando mais de 650 horas de dados de arquivo do telescópio GBT (Green Bank Telescope) da NSF (National Science Foundation), uma equipa de astrónomos descobriu o registo mais detalhado da história de uma FRB. A investigação indica que a explosão teve origem dentro de uma região altamente magnetizada do espaço, possivelmente ligando-a a uma supernova recente ou ao interior de uma nebulosa de formação estelar ativa.

"Sabemos agora que a energia desta FRB passou por uma região densa, magnetizada, pouco depois de se ter formado. Isso reduz significativamente o ambiente da fonte e o tipo de evento que desencadeou a explosão," disse Kiyoshi Masui, astrónomo da Universidade da Colúmbia Britânica e do Instituto Canadiano de Pesquisa Avançada.

Com a duração de apenas uma fração de segundo, embora envolvendo uma quantidade fenomenal de energia, as FRBs são breves flashes de rádio de origem desconhecida que parecem vir de direções aleatórias no céu. Os astrónomos acreditam que o Universo observável seja diariamente abalado por milhares destes eventos, embora apenas um pequeno número deles tenha sido anteriormente documentado.

Examinando dados para localizar eventos elusivos

Os astrónomos descobriram a FRB identificada, FRB 110523, usando software altamente especializado desenvolvido por Masui e o seu colega Jonathan Sievers, da Universidade de KwaZulu-Natal, em Durban, África do Sul.

Os dados registados - num total de 40 terabytes - geraram um substancial desafio de análise, que se tornou ainda mais difícil porque o sinal de uma FRB, que seria curto e intenso, é dispersado em frequência devido à sua viagem através do espaço.

Esta dispersão do sinal de rádio, conhecida como atraso de dispersão, é muitas vezes utilizada para estimar a distância em radioastronomia: quanto maior é a dispersão, mais longe o objeto está da Terra. Neste caso, a medida de dispersão sugere que a FRB teve origem a uma distância de 6 mil milhões de anos-luz.

No entanto, a dispersão mascara a presença de uma FRB nos dados rádio de arquivo. O novo software diminuiu o tempo necessário para analisar os dados, neutralizando os efeitos de dispersão e restabelecendo a aparência original da explosão.

A equipa de investigadores – na sua maioria com formação em cosmologia - usou este software para levar uma passagem inicial dos dados GBT a detetar qualquer sinal candidato. Resultaram mais de 6000 possíveis FRBs, que foram examinadas individualmente por Hsiu-Hsien Lin, membro da equipa, da Universidade Carnegie Mellon, em Pittsburgh. A sua análise limpou o campo até permanecer apenas um candidato.

Detalhes Escondidos na Polarização

O sinal era, no entanto, excecional e continha mais detalhes sobre a sua polarização do que qualquer outro já identificado. Antes desta deteção, apenas a polarização circular tinha sido associada a uma FRB. O novo estudo dos dados GBT inclui a deteção de polarização circular e linear.

"Escondido num conjunto de dados incrivelmente grande, encontrámos um sinal muito peculiar, que concordava com todas as caraterísticas conhecidas de uma explosão rápida de rádio, mas com um elemento de polarização adicional que nunca tínhamos visto antes," disse Jeffrey Peterson, do Centro McWilliams para a Cosmologia da Carnegie Mellon.

A polarização é uma propriedade da radiação electromagnética que indica a orientação da onda. Os óculos polarizados usam esta propriedade para bloquear uma parte dos raios solares e o cinema 3-D usa-a para conseguir a ilusão de profundidade.

Os investigadores usaram esta informação adicional para determinarem que a luz de rádio da FRB revelava rotação Faraday, rotação do plano de polarização das ondas de rádio, adquirida pela passagem através de um poderoso campo magnético.

"Isto diz-nos algo sobre o campo magnético que a FRB atravessou no seu caminho até nós, dando-nos pistas sobre o ambiente da explosão", explicou Masui. "Também dá mais trabalho aos teóricos quando tentam apresentar explicações para estas explosões."

As medições do atraso devido à dispersão podem ainda ser usadas para estabelecer um limite inferior para o tamanho da região da fonte. Neste caso, a medição excluiu modelos de FRBs que envolvessem estrelas da nossa Galáxia e, pela primeira vez, mostrou que a FRB deve ter tido origem noutra galáxia.

Uma análise mais aprofundada do sinal revelou ainda que este passou por duas regiões distintas de gás ionizado, ou telas, no seu caminho em direção à Terra. Usando o efeito combinado das duas telas, os astrónomos foram capazes de determinar as suas posições relativas. A tela mais forte está muito próxima da fonte da explosão – a menos de cem mil anos-luz – o que implica que fica dentro da galáxia da fonte. Apenas duas coisas poderiam deixar uma marca deste tipo no sinal: uma nebulosa em torno da fonte, ou o ambiente próximo do centro de uma galáxia.

"No conjunto, estes dados notáveis revelam mais sobre uma FRB do que alguma vez tínhamos visto e fornecem-nos importantes limites para estes eventos misteriosos", conclui Masui. "Temos também uma nova e estimulante ferramenta para pesquisar nos dados de arquivo de forma a podermos descobrir mais eventos deste tipo e podermos compreender verdadeiramente a sua natureza."

Os resultados foram publicados na revista Nature.

Fonte da notícia: http://phys.org/news/2015-12-team-mysterious-fast-radio.html