Explosão rádio enigmática ilumina o halo tranquilo de uma galáxia

Com o auxílio do VLT (Very Large Telescope) do ESO, os astrónomos observaram pela primeira vez uma rápida explosão de ondas rádio a passar por um halo galáctico.

Com uma duração de menos de um milissegundo, esta explosão enigmática de ondas 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. Esta nova técnica poderá ser usada para explorar halos esquivos de outras galáxias.

Utilizando um mistério cósmico para investigar outro, os astrónomos analisaram o sinal de uma rápida explosão de ondas rádio no intuito de estudarem o gás difuso existente no halo de uma galáxia massiva. Em novembro de 2018, o rádio telescópio ASKAP (Australian Square Kilometre Array Pathfinder) observou uma rápida explosão de ondas rádio, chamada FRB 181112.

Observações de seguimento levadas a cabo com o VLT e outros telescópios revelaram que as pulsações rádio passaram pelo halo de uma galáxia massiva na sua trajectória até à Terra. Esta descoberta permitiu aos astrónomos analisar os sinais rádio no intuito de extrair informações sobre a natureza do halo de gás.

“O sinal da rápida explosão rádio 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 dos halos das galáxias,” disse J. Xavier Prochaska, professor de Astronomia e Astrofísica na Universidade de Santa Cruz, Califórnia, EUA, autor principal de um artigo científico que apresenta estes novos resultados e que foi publicado a semana passada na revista científica Science.

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

“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 doutro modo,” disse a coautora do artigo Cherie Day, estudante de doutoramento na Universidade de Tecnologia de Swinburne, na Austrália.

Um halo galáctico contém tanto matéria escura como normal ou bariónica, 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 astrónomos estudam o gás do halo prende-se com o facto de tentarem compreender melhor estes processos de ejeção, os quais podem “desligar” a formação estelar.”O halo desta galáxia é surpreendentemente calmo,” diz 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.”

O sinal de FRB 181112 era composto por diversas pulsações, cada uma com menos de 40 microssegundos de duração (10.000 vezes mais curtas que um piscar de olhos). Esta curta duração das pulsações dá-nos um limite superior para a densidade do gás do halo, uma vez que a passagem por um meio mais denso alargaria a duração do sinal rádio.

Densidade do gás do halo

Os investigadores calcularam que a densidade do gás do halo deverá ser inferior a 0,1 átomos por centímetro cúbito (equivalente a algumas centenas de átomos num volume correspondente a um balão de criança). A densidade limita também a possibilidade de existência de turbulência ou nuvens de gás frio no halo. Frio aqui é um termo relativo, referindo-se a temperaturas de cerca de 10.000º C, comparativamente ao gás quente do halo com cerca de 1 milhão de graus Celsius.

“Tal como o ar estremece num dia quente de verão, também a atmosfera ténue nesta galáxia massiva deveria deformar o sinal da explosão das rápidas ondas rádio.

Em vez disso, recebemos um sinal tão limpo e nítido que não existe praticamente nenhuma assinatura do gás por onde passou,” disse o coautor Jean-Pierre Macquart, astrónomo no ICRAR (International Center for Radio Astronomy Research) da Universidade de Curtin, na Austrália.

O estudo não encontrou evidências de nuvens turbulentas frias ou pequenos nodos densos de gás frio. O sinal de rádio também nos deu informação sobre o campo magnético do halo, o qual é muito fraco — um milhar de milhões de vezes mais fraco que o de um imã de frigorífico. Nesta altura, com resultados para apenas um halo, os investigadores 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 rádio telescópios usem mais explosões de ondas rádio rápidas para estudarem outros halos galácticos e investigar as suas propriedades.

Esta galáxia pode ser especial,” disse Prochaska. “Temos que utilizar explosões de rápidas ondas rádio para estudar dezenas ou centenas de galáxias com uma grande variedade de massas e idades para investigarmos a população completa.”

Telescópios óticos como o VLT do ESO desempenham um papel importante ao revelar quão longe se encontra a galáxia que deu origem a cada explosão de ondas rádio, assim como se a explosão passou através do halo de alguma galáxia situada mais perto de nós.

// CCVAlg

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