Desvenda o estranho mistério das rajadas rápidas de rádio

Este trabalho demonstra que novos telescópios com capacidades únicas como o ATA podem fornecer uma nova perspectiva sobre um dos grandes mistérios da ciência FRB.

Uma equipe de cientistas do Instituto SETI divulgou novos insights sobre um mistério cósmico chamado Fast Radio Bursts (FRBs). A descoberta e a observação detalhada da repetição do FRB 20220912A no Advanced Allen Telescope Array (ATA) do Instituto SETI lançaram luz sobre a natureza desses sinais espaciais.

FRBs são flashes breves e intensos de ondas de rádio provenientes do espaço profundo. Embora a maioria aconteça apenas uma vez, alguns “repetidores” enviam sinais mais de uma vez, o que aumenta a intriga de compreender as suas origens. Em 541 horas de observação, os pesquisadores detectaram 35 FRBs do repetidor FRB 20220912A. As observações feitas usando ATA cobriram uma ampla faixa de radiofrequência e revelaram padrões fascinantes. Todos os 35 FRBs foram observados na parte inferior do espectro de frequência, cada um com sua assinatura de energia única.

Os espectros dinâmicos (ou gráficos em “cascata”) para todas as explosões do FRB 20220912A foram detectados usando o conjunto de telescópios Allen, perfis de pulso com média de frequência e espectros com média de tempo.
As áreas sombreadas em vermelho nos gráficos de séries temporais indicam a duração da suberupção definida, enquanto as linhas verticais vermelhas indicam a suberupção adjacente. Crédito: Instituto SETI

Insights das observações do Instituto SETI

“Este trabalho é emocionante porque fornece tanto a confirmação de propriedades conhecidas de FRB como a descoberta de algumas novas”, disse o Dr. disse Sophia Sheikh, bolsista de pós-doutorado da NSF MPS-Ascend e autora principal. “Estamos restringindo a fonte de FRBs, por exemplo, a objetos extremos como ímãs, mas nenhum modelo existente pode explicar todas as propriedades observadas até agora. É emocionante fazer parte do primeiro estudo de FRB feito com ATA – novos telescópios com capacidades únicas como as do ATA lançarão luz sobre grandes mistérios da ciência das FRB. Este trabalho demonstra que um novo ângulo pode ser fornecido.

Descobertas detalhadas, publicadas recentemente na revista Avisos mensais da Royal Astronomical Society (MNRAS), mostram comportamentos intrigantes de FRBs. Esses sinais misteriosos exibem desvios de frequência descendentes, acoplamento entre sua amplitude e frequência central, e mudanças na duração do burst ao longo do tempo. A equipa também notou algo anteriormente não relatado: uma queda significativa na frequência central das explosões ao longo de dois meses de observação, revelando um inesperado apito cósmico.

Dois parâmetros do conjunto de dados FRB 20220912A – frequência central e largura de banda – são plotados ao longo do tempo no MJD, desde o início da campanha até o final da campanha (aproximadamente 60 dias). O painel a) indica que a frequência central do FRB diminui através da propagação (os resíduos do ajuste e a orientação não paramétrica inferior são mostrados em azul abaixo). O painel b) mostra a mesma diminuição ao longo do tempo para a largura de banda. Crédito: Instituto SETI

Além disso, os investigadores usaram estas observações para prever o ponto de corte para explosões brilhantes de FRB 20220912A, indicando a sua contribuição para a taxa geral do sinal cósmico. Na verdade, este objeto em particular foi responsável por uma pequena percentagem de todas as FRBs mais fortes no céu durante estas observações.

O estudo também examinou os padrões de tempo das sequências de explosão, procurando recorrências dentro e entre FRBs. Não foram observados padrões claros, destacando a imprevisibilidade destes eventos celestes.

Parte da série de telescópios Allen

Este trabalho demonstra o papel fundamental do ATA na decodificação dos mistérios dos FRBs. O ATA tem a capacidade única de gravar simultaneamente um grande número de canais de frequência, mesmo que estejam amplamente separados – por exemplo, algumas frequências são muito altas e outras muito baixas. Isso permite testes imediatos quando o FRB chega para controlar o que o FRB está fazendo em frequências altas e baixas simultaneamente. As atualizações atuais prometem ainda mais capacidades, vendo simultaneamente FRBs fracos em frequências ainda mais altas, garantindo que o ATA permaneça na vanguarda do avanço da nossa compreensão dos FRBs.

Allen Telescope Array (ATA) no Hot Creek Radio Astronomy Observatory, Califórnia, EUA. O ATA é operado pelo Instituto SETI e foi projetado como um instrumento dedicado à busca de tecnoassinaturas, um recurso poderoso para o estudo de transientes. Crédito: Joe Marfia

“É emocionante ver a ATA engajada na pesquisa de FRB três anos após o início de seu programa de atualização”, disse o cientista do projeto ATA do SETI Institute e coautor, Dr. “ADA tem capacidades únicas que estão sendo usadas em muitos empreendimentos de pesquisa, incluindo interpolação rápida.”

Esta descoberta marcante marca um passo significativo na busca contínua para desvendar os segredos da matéria extrema no 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.

Nota: Sophia Z. David R. DeBoer, Vishal Gajjar, Bill Karn, Jamar Kidling, Wenbin Lu, Mark Masters, Pranav Premnath, Sarah Scholtz, Carol Schumacher, Gurmehar Singh e Michael Snodgrass aceitaram. Avisos mensais da Royal Astronomical Society.
arXiv:2312.07756