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Estranhas ‘rajadas rápidas de rádio’ em todo o universo podem ajudar a resolver grandes mistérios cósmicos: ‘É apenas o começo’
Embora as suas origens possam estar envoltas em mistério, as rajadas rápidas de rádio (FRBs) poderiam ser usadas para investigar alguns dos maiores enigmas do universo. Isto inclui investigar a natureza da matéria escura, o tipo invisível de matéria que de alguma forma domina o universo, e da energia escura, a força misteriosa que acelera a expansão do nosso universo. Eles poderiam até esclarecer os mistérios dos neutrinos, ou “partículas fantasmas”. Vamos mergulhar em como.
FRBs são explosões breves, mas intensas, de ondas de rádio que atualmente se acredita irromperem de estrelas mortas em rápida rotação com os campos magnéticos mais fortes do universo, chamadas magnetares. À medida que os FRB viajam milhares de milhões de anos-luz para chegar à Terra, passam através de densas nuvens de gás e poeira nas galáxias. Esta “névoa cósmica” altera o sinal FRB original. O que isto significa é que essas explosões de ondas de rádio carregam as impressões digitais de como a matéria está distribuída no universo.
Mapear a distribuição e a “aglomeração” da matéria comum nas galáxias pode então ajudar a traçar a distribuição da matéria escurao efeito de energia escura e a massa de neutrinos.
“Estabelecemos que os FRBs são uma sonda líder da distribuição da matéria no universo”, disse o líder da equipe Kritti Sharma, um estudante de pós-graduação que trabalha com Vikram Ravi, professor de astronomia no Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech) e também parte da equipe. disse em um comunicado. “Esses dados FRB podem ser usados para aprimorar experimentos cosmológicos que tentam responder questões sobre a matéria escura, a energia escura e a massa dos neutrinos.”
Para esta pesquisa, Ravi e Sharma analisaram uma amostra de cerca de 100 FRBs. Isto representa a primeira vez que os cientistas usaram FRBs para medir diretamente o impacto do chamado “feedback” das galáxias na aglomeração de matéria nas regiões de grande escala entre as galáxias.
Fantasmas cósmicos e o universo sombrio
Matéria comum, composta de átomos formados por elétronsprótons e nêutrons, representa apenas cerca de 5% do orçamento de energia/matéria do universo, apesar de incluir estrelas, planetas, luas, nossos corpos, o gato do vizinho e tudo o que vemos ao nosso redor no dia a dia.
Deste orçamento, os restantes 95% são compostos por energia escura (68%) e matéria escura (27%). Não é de admirar que os cientistas estejam muito interessados em compreender melhor estes dois aspectos do cosmos, por vezes referidos colectivamente como o “universo escuro”.
As coisas ficam ainda mais obscuras quando se considera como, desses 5%, as segundas partículas mais abundantes no universo, além das partículas de luz ou fótons, são os neutrinos. Elas recebem o apelido de “partículas fantasmas” porque interagem com outras partículas de matéria tão raramente que aproximadamente 100 trilhões de neutrinos passam pelo seu corpo a cada segundo sem deixar qualquer vestígio. Isto é possível porque os neutrinos praticamente não têm massa e os cientistas estão ansiosos por medir com precisão a massa destes fantasmas cósmicos.
Estes três elementos misteriosos do cosmos desempenharam um papel vital na evolução de estruturas cósmicas de grande escala, como galáxias e aglomerados de galáxias. Isso significa, por sua vez, que medir o agrupamento da matéria pode revelar detalhes sobre os aspectos do universo que influenciaram esse agrupamento.
No entanto, para fazer isso, os cientistas também precisam entender como outros fatores suavizam a aglomeração cósmica. Isso inclui a energia bombeada dos corações das galáxias através da alimentação buracos negros supermassivosum tipo de feedback cósmico que suaviza a matéria cósmica aglomerada situada fora das galáxias.
“O processo de feedback afina o gás ao redor das galáxias, redistribuindo a matéria por vastas distâncias. Ele suaviza aglomerados de matéria de uma forma que parece surpreendentemente semelhante ao que os neutrinos massivos fazem, ou ao que as teorias da energia escura ou da matéria escura prevêem”, disse Ravi. “A menos que os cientistas possam medir de forma independente esta contribuição a partir do feedback, não conseguirão distinguir estes efeitos”.
É aí que entram os FRBs.
Os investigadores descobriram que, embora o feedback galáctico realmente alise o material circundante, tornando-o menos grumoso, o efeito é mais fraco do que o que foi medido anteriormente.
“Nossa análise das FRBs revela como o gás ejetado pelo feedback astrofísico suprime a estrutura cósmica”, disse Elisabeth Krause, membro da equipe, da Universidade do Arizona, no comunicado. “Isso é incrível, considerando que tínhamos apenas cerca de 100 FRBs em nossa amostra. É apenas o começo.”
A investigação do universo com FRBs poderá receber um grande impulso em 2029, quando o Deep Synoptic Array (DSA) da Caltech começar a operar em Nevada. Espera-se que este poderoso radiotelescópio encontre dezenas de milhares de FRBs, um grande benefício para cosmologia.
A pesquisa da equipe foi publicada na terça-feira (8 de setembro) na revista Astronomia da Natureza.
