Os astrônomos da Universidade Penn State descobriram que os misteriosos "assobios cósmicos" conhecidos como rajadas de rádio rápidas podem empacotar um soco sério, em alguns casos liberando bilhões de vezes mais energia em raios gama do que em ondas de rádio e rivalizando com os cataclismos estelares conhecidos como Supernovas em seu poder explosivo.
"Esta descoberta revoluciona a nossa imagem de FRBs, alguns dos quais aparentemente se manifestam tanto como um assobio e um estrondo", disse o co-autor Derek Fox, um professor Penn State de astronomia e astrofísica. O apito de rádio pode ser detectado por radiotelescópios terrestres, enquanto o bang de raios gama pode ser captado por satélites de alta energia como a missão Swift da NASA. "Taxa e estimativas de distância para FRBs sugerem que, sejam eles quais forem, eles são um fenômeno relativamente comum, ocorrendo em algum lugar no universo mais de 2.000 vezes por dia.
Este primeiro achado de emissões não radiofônicas de qualquer explosão de rádio rápido, aumenta drasticamente as apostas para modelos de rajadas rápidas de rádio e espera-se para energizar ainda mais os esforços dos astrônomos para perseguir e identificar contrapartes de longa vida para rajadas rápidas de rádio usando X -ray, óptico, e telescópios de rádio.
Rádios rápidos de rádio, que os astrônomos chamam de FRBs, foram descobertos pela primeira vez em 2007, e nos anos desde que os astrônomos de rádio detectaram algumas dezenas desses eventos. A imagem acima ilustra uma rápida explosão de rádio detectada em 2012 pelo Observatório de Arecibo que tem cientistas à procura de sua fonte.
Apesar de durarem apenas milissegundos em qualquer freqüência única, suas grandes distâncias da Terra - e grandes quantidades de plasma interposto - atrasam sua chegada em freqüências mais baixas, espalhando o sinal por um segundo ou mais e produzindo um "silvo" "Através da banda típica do receptor de rádio.
Esforços para identificar as contrapartes FRB começou logo após a sua descoberta, mas todos vêm até vazio até agora. Em um artigo publicado em 11 de novembro em Astrophysical Journal Letters, a equipe da Penn State, liderada pelo estudante de pós-graduação em física James DeLaunay, relata emissão de raios-gama brilhante do estouro de rádio FRB 131104, nomeado após a data em que ocorreu, 4 de novembro de 2013.
"Eu comecei esta busca para as contrapartes de FRB sem esperar encontrar qualquer coisa," disse DeLaunay. "Esta explosão foi a primeira que ainda teve dados úteis para analisar. Quando vi que mostrava uma possível contraparte de gama-raios, eu não podia acreditar na minha sorte!"
A descoberta do "bang" de raios gama do FRB 131104, a primeira contraparte não-rádio de qualquer FRB, foi possível graças ao satélite Swift da Terra, que observava a parte exata do céu onde o FRB 131104 ocorreu como a explosão Foi detectado pelo radiotelescópio Parkes Observatory em Parkes, Austrália.
"Swift está sempre observando o céu para rajadas de raios-X e raios gama", disse Neil Gehrels, investigador principal da missão e chefe do Laboratório de Física Astropartícula do Centro de Vôo Espacial Goddard da NASA. "Que prazer foi pegar esse flash de uma das misteriosas explosões rápidas de rádio."
"Embora os teóricos tivessem antecipado que os FRBs poderiam ser acompanhados por raios gama, a emissão de raios gama que vemos do FRB 131104 é surpreendentemente longa e brilhante", disse Fox.
A duração da emissão gama-raio, em dois a seis minutos, é muitas vezes a duração de milissegundo da emissão de rádio. E a emissão de raios gama do FRB 131104 supera as suas emissões de rádio em mais de um bilhão de vezes, aumentando drasticamente as estimativas das necessidades energéticas da explosão e sugerindo consequências graves para o ambiente da explosão e para a galáxia hospedeira.
Existem dois modelos comuns para a emissão de raios gama de FRBs: um invocando eventos de flare magnético de magnetars - estrelas de nêutrons altamente magnetizadas que são os remanescentes densos de estrelas em colapso - e outro invocando a fusão catastrófica de duas estrelas de nêutrons, colidindo para formar um buraco negro.
Segundo o coautor Kohta Murase, professor e teórico de Penn State, "a liberação de energia que vemos é desafiadora para o modelo magnetar, a menos que a explosão seja relativamente próxima." A longa escala de emissão de raios gama, embora inesperada em ambos os modelos, pode ser Possível em um evento de fusão se observarmos a fusão de lado, em um cenário fora do eixo. "
"De fato, a energia ea escala de tempo da emissão de raios gama é uma combinação melhor com alguns tipos de supernovas, ou com alguns dos eventos de acúmulo de buracos negros supermassivos que Swift viu", disse Fox. "O problema é que nenhum modelo existente prevê que nós veríamos um FRB nesses casos."
A brilhante emissão de raios gama do FRB 131104 sugere que a explosão, e outras como ela, podem ser acompanhadas por radiações de raios-X, ópticas ou radiais de longa duração. Tais homólogos são vistos de forma confiável na sequência de explosões cósmicas comparativamente enérgicas, incluindo cataclismos de escala estelar - supernovas, explosões magnéticas e rajadas de raios gama - e atividade de acréscimo episódica ou contínua dos buracos negros supermassivos que habitualmente se escondem no Centros de galáxias.
De fato, as observações óticas e de raios-X rápidos foram realizadas dois dias após o FRB 131104, graças à rápida análise por radioastrônomos (que não tinham conhecimento da contraparte de raios gama) e uma ágil resposta da equipe de operações da missão Swift, com sede Em Penn State. Apesar desta resposta relativamente bem coordenada, não foi observado nenhum raio-X de longa duração, ultravioleta ou contraste óptico.
Os autores esperam participar em campanhas futuras visando descobrir mais contrapartes do FRB, e desta forma, finalmente revelar as fontes responsáveis por esses eventos onipresentes e misteriosos. "Idealmente, essas campanhas começariam logo após a explosão e continuariam por várias semanas depois, para garantir que nada seja perdido. Talvez tenhamos ainda mais sorte na próxima vez", disse DeLaunay.
The Daily Galaxy via Universidade Estadual de Penn
Crédito da imagem: Com agradecimentos a Danielle Futselaar
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