Pesquisadores do Instituto SETI usaram o Allen Telescope Array para observar 35 rajadas de FRB20220912A, revelando a natureza misteriosa das rajadas rápidas de rádio e suas possíveis origens em objetos cósmicos extremos. Este trabalho demonstra que novos telescópios com capacidades únicas como o ATA podem revelar mistérios não resolvidos na ciência das explosões rápidas de rádio a partir de uma nova perspectiva.

Uma equipe de cientistas do Instituto SETI lançou uma nova luz sobre um mistério cósmico conhecido como explosões rápidas de rádio (FRBs). O Allen Telescope Array (ATA) atualizado do Instituto SETI descobriu e observou o recorrente FRB20220912A em detalhes, revelando a natureza desses sinais espaciais.

FRBs são flashes breves e intensos de ondas de rádio provenientes do espaço profundo. Embora a maioria dos casos ocorra apenas uma vez, alguns sinais “repetidores” mais de uma vez, aumentando a complexidade da compreensão de suas origens. Durante 541 horas de observação, os pesquisadores detectaram 35 FRBs do relé FRB20220912A. As observações usando o ATA cobrem uma ampla gama de frequências de rádio e revelam padrões fascinantes. Todos os 35 FRBs ocorrem na banda de baixa frequência do espectro e cada um tem sua assinatura energética única.

Espectros dinâmicos (ou gráficos em "cascata"), perfis de pulso com média de frequência e espectros com média de tempo de todas as rajadas de FRB20220912A detectadas usando o Allen Telescope Array. A área sombreada em vermelho no diagrama de série temporal representa o intervalo de tempo da sub-explosão definida, e a linha vertical vermelha é a linha divisória entre sub-explosões adjacentes. Fonte: Instituto SETI

"Este trabalho é emocionante porque confirma propriedades conhecidas dos FRBs e descobre algumas novas", disse a Dra. Sofia Sheikh do Instituto SETI, pós-doutoranda MPS-Ascend da National Science Foundation e primeira autora do trabalho. "Estamos a restringir as fontes de FRB, por exemplo, a objetos extremos como os magnetares, mas os modelos existentes não conseguem explicar todas as propriedades observadas até à data. É fantástico fazer parte do primeiro estudo de FRB usando o ATA - este trabalho prova que novos telescópios como o ATA, com capacidades únicas, podem fornecer um novo ângulo sobre mistérios não resolvidos na ciência das FRB."

Resultados detalhados publicados recentemente na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS) demonstram o comportamento intrigante dos FRBs. Esses sinais misteriosos exibem um desvio 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 observou algo nunca relatado antes: durante o período de observação de dois meses, a frequência central das explosões caiu significativamente, revelando um fenômeno cósmico inesperado de "apito deslizante".

Dois parâmetros do conjunto de dados FRB20220912A - frequência central e largura de banda - são plotados ao longo do tempo em unidades MJD, desde o início até o final da campanha (aproximadamente 60 dias). a) A figura mostra que a frequência central do FRB diminui ao longo da atividade (os resíduos de ajuste e o critério não paramétrico LOWESS são mostrados abaixo em azul). O painel b) mostra a mesma diminuição na largura de banda ao longo do tempo. Fonte: Instituto SETI

Além disso, os investigadores usaram estas observações para prever o ponto crítico da explosão mais brilhante do FRB20220912A, indicando a sua contribuição para a taxa de sinal global do Universo. Na verdade, nestas observações, apenas uma pequena percentagem de todas as FRBs fortes no céu foram causadas por este objeto específico.

O estudo também investigou os padrões temporais de sequências burst, procurando repetições dentro e entre FRBs. Os resultados não encontraram padrões óbvios, o que destaca a imprevisibilidade destes fenómenos celestes.

Este trabalho demonstra o importante papel do Allen Telescope Array na resolução do mistério dos FRBs. O Allen Telescope Array tem a capacidade única de registrar um grande número de canais de frequência simultaneamente, mesmo que os canais estejam distantes uns dos outros - por exemplo, alguns são muito altos e outros muito baixos. Isso permite verificações imediatas quando ocorrem FRBs para limitar a atividade de FRB em frequências altas e baixas simultaneamente. As atualizações contínuas prometem mais funcionalidade para ver FRBs mais escuros em mais frequências simultaneamente, garantindo que o ATA permaneça na vanguarda do avanço da nossa compreensão dos FRBs.

O Allen Telescope Array (ATA) está localizado no Hat Creek Radio Astronomy Observatory, na Califórnia, EUA. Operado pelo Instituto SETI, o ATA é um instrumento dedicado à busca de sinais técnicos e tem potencial para se tornar um poderoso recurso para o estudo de transientes. Crédito da foto: Joe Marfia

Wael Farah, cientista do projeto ATA e coautor do Instituto SETI, disse: "É emocionante ver a ATA participando da pesquisa FRB três anos após o lançamento de seu programa de atualização. A ATA possui capacidades únicas que estão sendo usadas em muitos esforços de pesquisa, incluindo transientes rápidos."

Esta descoberta marcante marca um passo importante na busca contínua para descobrir os segredos dos corpos celestes extremos do universo. À medida que os cientistas continuam a explorar o Universo, cada característica única que descobrimos aproxima-nos da compreensão da origem e da natureza destes fascinantes sinais cósmicos.

Referência: "Caracterização da repetição FRB20220912A usando o Allen Telescope Array" por Sofia Z. Sheikh, Wael Farah, Alexander W. Pollak, Andrew, P.V., Siemion, Mohammed A. Chamma, Luigi F. Cruz, Roy H. Davis, David MB. e M.C.M.D. Cruz, Roy H. Davis, David R. DeBoer, Vishal Gajjar, Phil Karn, Jamar Kittling, Wenbin Lu, Mark Masters, Pranav Premnath, Sarah Schoultz, Carol Shumaker, Gurmehar Singh, Michael Snodgrass, aceito, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

arXiv:2312.07756

Fonte compilada: ScitechDaily