Um inesperado sinal luminoso desvenda o companheiro oculto por trás de explosões rápidas de rádio.

Novas Descobertas sobre as Fontes de FRBs

As novas descobertas mostram que pelo menos algumas fontes de FRBs fazem parte de pares estelares, com duas estrelas orbitando uma à outra. Essa descoberta reformula suposições de longa data sobre a origem e a produção desses sinais misteriosos.

A equipe fez a descoberta usando o Telescópio Esférico de Apertura de Quinhentos Metros (FAST) em Guizhou, amplamente conhecido como o “Olho do Céu da China”. Enquanto observavam um FRB repetido a aproximadamente 2,5 bilhões de anos-luz da Terra, os pesquisadores detectaram um sinal único que apontava para a presença de uma estrela companheira próxima. Os resultados, publicados na revista Science, são baseados em quase 20 meses de monitoramento detalhado.

Um Sinal Raro Aponta para uma Estrela Companheira

Ondas de rádio carregam pistas sobre o espaço que atravessam, incluindo alterações em sua polarização. Ao estudar essas mudanças, os astrônomos podem aprender sobre o ambiente ao redor de uma fonte de FRB. Durante suas observações, a equipe detectou um evento incomum conhecido como ‘flare de RM’. Isso envolve uma mudança súbita e dramática nas propriedades de polarização do sinal de rádio.

Os pesquisadores acreditam que esse flare foi causado por uma ejeção de massa coronal (CME) de uma estrela companheira. Tal erupção liberaria uma nuvem de plasma denso e magnetizado, alterando temporariamente o espaço ao redor da fonte de FRB enquanto passava pela linha de visão.

“Esta descoberta fornece uma pista definitiva sobre a origem de pelo menos alguns FRBs repetidos,” disse o Professor Bing ZHANG, Professor Cátedra de Astrofísica do Departamento de Física e Diretor Fundador do Instituto de Hong Kong para Astronomia e Astrofísica na HKU, e um dos autores correspondentes do artigo. “As evidências Apoiam fortemente um sistema binário contendo um magnetar — uma estrela de nêutrons com um campo magnético extremamente forte, e uma estrela semelhante ao nosso Sol.”

Importância dos Flashes de Rádio Rápidos Repetidos

Os flashes de rádio rápidos liberam enormes quantidades de energia em um período muito curto, mesmo que durem apenas milissegundos. A maioria dos FRBs foi detectada apenas uma vez, dificultando seu estudo. No entanto, um grupo menor, que se repete, oferece aos astrônomos raras oportunidades de rastrear mudanças ao longo do tempo e descobrir padrões.

Desde 2020, o FAST tem monitorado de perto FRBs repetidos por meio de um Programa de Ciência Chave FRB co-organizado pelo Professor Bing Zhang. Uma dessas fontes, conhecida como FRB 220529A, tornou-se central para a nova descoberta.

“O FRB 220529A foi monitorado por meses e inicialmente parecia sem importância,” disse o Professor Bing Zhang. “Então, após um longo período de observação de 17 meses, algo realmente empolgante aconteceu.”

Rastreando uma Mudança Súbita no Sinal

Os FRBs são conhecidos por terem quase 100% de polarização linear. À medida que as ondas de rádio passam pelo plasma magnetizado, o ângulo de sua polarização muda dependendo da frequência, um processo chamado rotação de Faraday. Esse efeito é medido usando um valor conhecido como medida de rotação (RM).

“Perto do final de 2023, detectamos um aumento abrupto de RM em mais de cem vezes,” disse o Dr. Ye LI do Observatório da Montanha Púrpura e da Universidade de Ciência e Tecnologia da China, o primeiro autor do artigo.

“A RM então caiu rapidamente ao longo de duas semanas, voltando ao seu nível anterior. Chamamos isso de ‘flare de RM’.”

Essa mudança breve, porém extrema, é consistente com uma nuvem densa de plasma magnetizado cruzando o caminho entre o FRB e a Terra.

“Uma explicação natural é que uma estrela companheira próxima ejectou esse plasma,” explicou o Professor Bing Zhang.

“Esse modelo funciona bem para interpretar as observações,” disse o Professor Yuanpei YANG, um professor da Universidade de Yunnan e co-primeiro autor do artigo. “O aglomerado de plasma necessário é consistente com CMEs lançadas pelo Sol e outras estrelas na Via Láctea.”

Ainda que a estrela companheira não possa ser diretamente observada a tal distância, sua presença ficou clara por meio de observações radiofônicas contínuas utilizando o FAST e o telescópio Parkes da Austrália.

Uma Visão Mais Amplia dos Flashes de Rádio Rápidos

“Essa descoberta foi possibilitada pelas observações persistentes usando os melhores telescópios do mundo e o trabalho incansável de nossa equipe de pesquisa dedicada,” disse o Professor Xuefeng WU do Observatório da Montanha Púrpura e da Universidade de Ciência e Tecnologia da China, o autor correspondente principal.

As descobertas também apoiam uma estrutura teórica mais ampla proposta pelo Professor Bing Zhang e seu colaborador. Nesse modelo, todos os FRBs são produzidos por magnetars, enquanto interações dentro de sistemas binários ajudam a criar condições que permitem que algumas dessas fontes emitam explosões repetidas com mais frequência. O monitoramento contínuo a longo prazo pode ajudar os cientistas a determinar quão comuns são os sistemas binários entre as fontes de FRB.

Colaboração e Apoio

A pesquisa envolveu cientistas da HKU, Observatório da Montanha Púrpura, Universidade de Yunnan, Observatórios Astronômicos Nacionais da Academia Chinesa de Ciências, entre outras instituições. O Professor Xuefeng Wu (Observatório da Montanha Púrpura), os Professores Peng Jiang e Weiwei Zhu (Observatórios Astronômicos Nacionais), e o Professor Bing Zhang do Departamento de Física da HKU atuaram como co-autores correspondentes.

O financiamento veio da Fundação Nacional de Ciências Naturais da China, junto com subsídios nacionais e internacionais adicionais. O tempo de observação foi fornecido pelo Projeto de Ciência Chave FRB do FAST (W.-W. Zhu e B. Zhang como Co-PIs), um programa DDT do FAST (coordenado por X.-F. Wu e P. Jiang), e projetos separados do FAST e Parkes (PIs: Y. Li e S. B. Zhang).