Mistério que envolve explosões de ondas rádio no espaço profundo perto de ser desvendado?

Duram apenas uma fração de segundo, mas podem liberar tanta energia quanto o Sol num ano. De onde vêm as chamadas explosões de rádio rápidas e porque acontecem são perguntas que podem ter resposta em breve.

Imagem artística de uma magnetar · NASA/JPL-Caltech

No espaço profundo de vez em quando acontecem eventos misteriosos como as chamadas explosões de rádio rápidas ou FRB (do inglês fast radio burst). Nem sempre há registos deste tipo de ocorrência de “origem duvidosa”, mas desta vez os telescópios de raios X da NASA estavam atentos.

Uma equipa de astrónomos pôs o NICER (Neutron Star Interior Composition Explorer), na Estação Espacial Internacional, e o NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array), em baixa altitude, a observarem um destes eventos poucos minutos antes e depois de ocorrer.

Mais especificamente, os investigadores conseguiram ampliar o comportamento errático de uma estrela morta à medida que esta libertava uma fugaz, mas muito brilhante explosão de ondas de rádio. A visão sem precedentes poderá trazer respostas sobre as origens incertas destes fenómenos muito em breve.

As FRB duram apenas uma fração de segundo, mas podem liberar tanta energia quanto o Sol num ano. A luz emitida também forma um feixe semelhante a um laser, diferenciando-se de explosões cósmicas mais caóticas.

Como são tão breves, muitas vezes é difícil identificar de onde vêm. Antes de 2020, as explosões de rádio rápidas rastreadas tinham origem fora da Via Láctea, ou seja, demasiado longe para os astrónomos verem o que as criou, mas entretanto aconteceu uma FRB na galáxia natal da Terra, vinda de objeto extremamente denso chamado magnetar - os restos colapsados de uma estrela de neutrões que explodiu.

Em outubro de 2022, a mesma magnetar - chamada SGR 1935+2154 - produziu outra explosão rápida de rádio, esta então estudada em detalhes pelo NICER e pelo NuSTAR durante horas, vislumbrando o que aconteceu na superfície do objeto fonte e nas suas imediações, antes e depois da rápida explosão de rádio.

Os resultados estão descritos num novo estudo publicado em 14 de fevereiro na revista Nature e indicam que a explosão ocorreu entre duas “falhas”, quando a magnetar de repente começou a girar mais rápido.

Estima-se que SGR 1935+2154 tenha cerca de 20 quilómetros de diâmetro e gire cerca de 3,2 vezes por segundo, o que significa que a sua superfície se movia a cerca de 11.000 km/h, refere a NASA. Retardá-lo ou acelerá-lo exigiria uma quantidade significativa de energia. É por isso que os autores do estudo ficaram surpresos ao ver que entre as falhas, o magnetar desacelerou para menos do que a sua velocidade pré-falha em apenas nove horas, ou cerca de 100 vezes mais rapidamente do que alguma vez foi observado num magnetar.

Ao tentar descobrir exatamente como os magnetares produzem explosões rápidas de rádio, os cientistas têm muitas variáveis a considerar. Por exemplo, os magnetares são tão densos que uma colher de chá do seu material pesaria cerca de um milhar de milhão de toneladas na Terra, compara a NASA. Uma densidade tão alta também significa uma forte atração gravitacional: um marshmallow que caísse numa estrela de neutrões típica teria um impacto com a força de uma bomba atómica dos primórdios.

O que mais poderia ter acontecido para o SGR 1935+2154 produzir uma explosão rápida de rádio? Uma das hipóteses é o exterior do magnetar ser sólido e a alta densidade comprimir o interior num estado chamado superfluido.

Ocasionalmente, exterior e interior podem ficar dessincronizados, como a água dentro de um aquário giratório. Quando isso acontece, o fluido pode fornecer energia à crosta. Os autores do artigo acham que foi provavelmente isso que causou as duas falhas.

Se a falha inicial causou uma “racha” na superfície do magnetar, seria capaz de libertar material do interior da estrela para o espaço, como uma erupção vulcânica. A perda de massa faz com que os objetos giratórios desacelerem, o que pode explicar a rápida desaceleração do magnetar, apontam os astrónomos.

Tendo observado apenas um destes eventos em tempo real, ainda não é possível dizer com certeza qual destes fatores ou outros poderá ter levado à explosão rápida de rádio. Alguns podem nem sequer estar relacionados com a explosão.

Entre outros fenómenos, o telescópio Hubble também tem dado o seu contributo no que às FRB diz respeito, que ganhou o título do evento do género mais distante e poderoso até à data, além de ter escolhido um lugar muito pouco provável para acontecer.

A FRB detetada pelo Hubble é particularmente incomum por ser o exemplo mais distante e poderoso detetado até hoje. Para comparação, refira-se que a FRB foi quatro vezes mais energética do que as FRB mais próximas.

A estranheza acentua-se com o local improvável onde esta explosão de rádio rápida decidiu mostrar os seus “dotes”:  um conjunto de galáxias que existiam quando o Universo tinha apenas cinco mil milhões de anos, quando a maioria das FRB anteriores foram encontradas em galáxias isoladas.

Veja esta e outras imagens já captadas pelo telescópio Hubble

A NASA referiu na altura que a FRB 20220610A, como foi chamada, foi detetada pela primeira vez a 10 de junho de 2022, pelo radiotelescópio Australian Square Kilometer Array Pathfinder (ASKAP) na Austrália Ocidental. O Very Large Telescope do Observatório Europeu do Sul, no Chile, confirmou que veio de um lugar distante.