As rajadas rápidas de rádio são pulsos extremamente breves de ondas de rádio que chegam à Terra a partir de regiões distantes do Universo. Embora durem apenas milésimos de segundo, esses sinais podem revelar informações importantes sobre fenômenos cósmicos ainda pouco compreendidos.

A maioria das galáxias associadas a essas explosões é relativamente grande e apresenta intensa atividade de formação estelar. No entanto, uma descoberta recente surpreendeu os pesquisadores: a rajada mais distante estudada pela equipe teve origem em uma galáxia anã cuja massa era cerca de mil vezes menor do que a esperada.

O tamanho reduzido e as características dessa galáxia levantaram dúvidas sobre as explicações tradicionais para a origem desses sinais. Uma das hipóteses consideradas envolve a colisão entre duas estrelas colapsadas, mas esse cenário não parece explicar satisfatoriamente o fenômeno observado.

O estudo foi liderado por Manisha Caleb, pesquisadora da Universidade de Sydney, na Austrália, e divulgado em conjunto com um anúncio da NASA. A descoberta oferece novas pistas sobre as condições em que as rajadas rápidas de rádio podem surgir.

Por que a origem das rajadas rápidas de rádio continua sendo um mistério?

Os astrônomos identificaram esses pulsos pela primeira vez em 2007. Desde então, milhares de sinais foram detectados, mas determinar exatamente o que os produz continua sendo um dos desafios da astrofísica.

Cada rajada costuma durar cerca de um milésimo de segundo, e muitas delas são observadas apenas uma vez. Como os sinais desaparecem rapidamente, os pesquisadores precisam identificar sua posição com precisão e reunir informações sobre a região de onde vieram.

Existem diferentes hipóteses para explicar o fenômeno, incluindo processos relacionados a estrelas de nêutrons, objetos extremamente densos que podem apresentar campos magnéticos intensos. Entretanto, ainda não há uma explicação única capaz de esclarecer todos os tipos de rajadas observados.

No caso investigado pela equipe de Caleb, as características da galáxia de origem tornaram a descoberta especialmente intrigante. Os pesquisadores esperavam encontrar uma estrutura muito maior e mais desenvolvida, mas identificaram uma pequena galáxia anã que ainda formava estrelas ativamente.

Como os cientistas encontraram a galáxia de origem do sinal?

Em 4 de março de 2024, pesquisadores do projeto MeerTRAP detectaram a rajada FRB 20240304B com o radiotelescópio MeerKAT, instalado na África do Sul. A análise inicial indicou que o sinal havia percorrido uma distância extraordinária antes de chegar à Terra.

O desafio seguinte era localizar a galáxia responsável pela emissão. Embora os cientistas conhecessem com precisão a posição da rajada no céu, as observações feitas com grandes telescópios terrestres não conseguiram identificar imediatamente sua fonte.

A equipe recorreu então ao Telescópio Espacial James Webb, da NASA. Utilizando sua câmera de infravermelho próximo, os pesquisadores conseguiram observar uma galáxia muito tênue na região correspondente à origem do sinal.

O espectrógrafo do telescópio também permitiu medir o desvio para o vermelho da galáxia, fenômeno que ocorre quando a expansão do Universo alonga o comprimento de onda da luz durante sua viagem até nós.

O valor encontrado foi de 2,148. A medição indica que a luz observada deixou a galáxia quando o Universo tinha aproximadamente 3 bilhões de anos, oferecendo aos astrônomos uma oportunidade de estudar um período muito antigo da história cósmica.

Galáxia anã pode ajudar a explicar a origem das explosões de rádio

A descoberta chamou a atenção porque galáxias tão pequenas não eram o cenário esperado pelos pesquisadores para uma rajada localizada a uma distância tão grande. A diferença entre a massa estimada da galáxia e aquela prevista inicialmente levou a equipe a reconsiderar possíveis explicações para o fenômeno.

Uma das hipóteses envolve a colisão de duas estrelas colapsadas. No entanto, as características do ambiente identificado não se encaixam facilmente nessa interpretação, o que mantém em aberto a questão sobre o mecanismo responsável pela explosão.

A galáxia também apresenta intensa atividade de formação estelar, apesar de suas dimensões reduzidas. Esse detalhe ajuda os pesquisadores a investigar como diferentes ambientes galácticos podem estar relacionados à produção de rajadas rápidas de rádio.

Estrelas se formaram em um intervalo relativamente curto

A galáxia identificada existiu durante o chamado meio-dia cósmico, período em que a formação de estrelas atingiu taxas particularmente elevadas no Universo. As observações indicam uma estrutura pequena e compacta, com atividade significativa de produção estelar.

Com base nessa atividade, a equipe estimou que grande parte das estrelas da galáxia pode ter se formado em aproximadamente 30 milhões de anos. Trata-se de um intervalo relativamente curto em comparação com a idade que o Universo já tinha naquele momento.

Essas características tornam a galáxia um objeto valioso para estudar a evolução das primeiras estruturas cósmicas e as condições que podem favorecer fenômenos energéticos extremos.

Embora a descoberta ainda não esclareça definitivamente o que provoca as rajadas rápidas de rádio, ela amplia o conjunto de ambientes conhecidos associados a esses sinais. Ao investigar uma fonte localizada em uma galáxia anã distante, os astrônomos ganham novas pistas para compreender um dos fenômenos mais enigmáticos do Universo.

Astrônomos identificaram um caso incomum durante uma análise de estrelas anãs brancas: um desses corpos celestes apresenta características que poderiam fazê-lo parecer verde aos olhos humanos. A descoberta chama a atenção porque as estrelas normalmente são associadas a tons como branco, azul e laranja, enquanto essa variação está relacionada a condições físicas específicas na atmosfera estelar.

O estudo foi conduzido por pesquisadores que investigavam as propriedades das anãs brancas, remanescentes extremamente densos deixados por estrelas semelhantes ao Sol após o fim de suas vidas. Segundo Mark Hollands, astrofísico da Universidade de Warwick, na Inglaterra, esses objetos podem apresentar uma diversidade de cores maior do que a observada nas estrelas comuns.

Anãs brancas podem apresentar cores incomuns

Embora a maioria das estrelas tenha cores determinadas principalmente por sua temperatura, algumas anãs brancas apresentam características que fogem desse padrão. De acordo com Hollands, determinadas condições físicas nas camadas externas desses objetos podem alterar significativamente o espectro da luz emitida, produzindo efeitos incomuns na coloração observada.

Essas diferenças estão relacionadas, entre outros fatores, à interação do hélio presente na atmosfera das anãs brancas com pequenas quantidades de outros elementos químicos. A composição varia de uma estrela para outra e pode revelar informações importantes sobre os materiais que entraram em contato com ela ao longo de sua evolução.

Restos de planetas ajudam a explicar a composição das estrelas

Um dos aspectos mais interessantes dessas estrelas é a possibilidade de encontrar elementos como ferro, magnésio e sódio em suas superfícies. Como essas substâncias também são comuns em materiais rochosos, sua presença pode indicar que restos de antigos planetas ou asteroides foram atraídos pela gravidade da anã branca.

Quando um corpo rochoso se aproxima demais de uma dessas estrelas, as forças gravitacionais podem despedaçá-lo. Os fragmentos resultantes formam detritos que acabam caindo sobre a superfície estelar e se misturando às suas camadas externas.

Ao analisar esses elementos, os cientistas conseguem investigar a composição química dos materiais que formavam antigos sistemas planetários. A técnica permite identificar substâncias presentes nesses restos e comparar suas proporções, oferecendo pistas sobre a origem e a formação dos planetas.

Estrelas funcionam como pistas para reconstruir antigos sistemas planetários

A análise das anãs brancas também ajuda os pesquisadores a compreender o que acontece com os sistemas planetários quando suas estrelas chegam ao fim da vida. Mesmo depois da destruição de corpos celestes próximos, parte das informações sobre sua composição pode permanecer registrada nos materiais encontrados ao redor ou nas camadas externas da estrela.

Adam Burgasser, professor de astronomia e astrofísica da Universidade da Califórnia em San Diego, compara esse processo à investigação de uma cena de crime. Os pesquisadores analisam os vestígios químicos disponíveis para reconstruir a história de planetas que existiram há bilhões de anos.

Dessa maneira, as anãs brancas oferecem uma oportunidade de estudar mundos que já não existem em sua forma original. Além de investigar suas cores incomuns, os astrônomos podem utilizar esses objetos como ferramentas para compreender a composição dos planetas, os processos que levaram à sua formação e a evolução de sistemas planetários após a morte de suas estrelas.