Misteriosa explosão de rádio permite estudo do halo de galáxia

Cientistas descobriram que, ao contrário do que se pensava, o halo que cerca uma galáxia a 4 bilhões de anos-luz é bem menos denso e turbulento

Concepção artística do fenômeno estudado pelos astrônomos: ao contrário do que eles pensavam, o gás do halo é calmo e menos magnetizado. Crédito: ESO/M. Kornmesser

Uma equipe internacional de astrônomos que estuda as cercanias de uma galáxia distante descobriu que ela fica em um calmo oceano de gás. A galáxia massiva, que está a cerca de 4 bilhões de anos-luz da Terra, é envolta por um halo de gás muito menos denso e menos magnetizado do que o esperado. A descoberta foi publicada em 26 de setembro na revista “Science”.

Segundo Jean-Pierre Macquart, coautor do estudo e professor associado da Universidade Curtin (Austrália), que integra o Centro Internacional de Pesquisa em Radioastronomia (ICRAR, na sigla em inglês), o gás na periferia das galáxias é tradicionalmente difícil de estudar. “O halo de gás pode se estender 10 vezes mais do que as estrelas em uma galáxia e pode conter uma quantidade substancial da matéria que está em uma galáxia”, disse. “Mas é muito difícil ver o gás diretamente com um telescópio.”

Macquart disse que essa descoberta foi feita usando uma nova técnica que envolve explosões rápidas de rádio – poderosos flashes de energia do espaço profundo.

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“Explosões rápidas de rádio vêm de todo o céu e duram apenas milissegundos”, observou. “Elas envolvem uma incrível energia, equivalente à quantidade liberada pelo Sol em 80 anos. Não sabemos ao certo o que as causa e só recentemente conseguimos identificar as galáxias de onde elas vêm.”

Macquart disse que a equipe de pesquisa analisou como uma única explosão rápida de rádio sofreu distorção enquanto viajava pelo universo. Na sua trajetória, a explosão atravessou o halo de gás de uma galáxia massiva, como o feixe de um farol cortando a névoa.

Enigma como recurso de estudo

Utilizando um mistério cósmico para investigar outro, os astrônomos analisaram o sinal dessa explosão a fim de estudarem o gás difuso existente no halo da galáxia. Em novembro de 2018, o radiotelescópio Australian Square Kilometer Array Pathfinder (Askap), no interior da Austrália Ocidental, observou uma rápida explosão de ondas de rádio, chamada FRB 181112.

Observações de acompanhamento com o Very Large Telescope (VLT), do Observatório Europeu do Sul (ESO, na sigla em inglês), e outros telescópios revelaram que os pulsos de rádio passaram pelo halo da galáxia na sua trajetória até a Terra. Os astrônomos analisaram então o sinal de rádio em busca de pistas sobre a natureza do halo de gás.

“Se você sai em um dia quente de verão, vê o ar tremendo e as árvores ao fundo parecerem distorcidas por causa das flutuações de temperatura e densidade no ar”, comentou Macquart. “Foi o que pensamos que aconteceria, que o sinal de rádio seria completamente distorcido depois de passar pela atmosfera quente da galáxia. Mas, em vez do clima galáctico tempestuoso que esperávamos, o pulso que observamos viajou por um mar calmo de gás imperturbável.”

A descoberta sugere que os halos da galáxia são muito mais serenos do que se pensava anteriormente, com gás menos turbulento, menos denso e menos magnetizado do que o esperado.

“O sinal da explosão rápida de rádio expôs a natureza do campo magnético existente em torno da galáxia e a estrutura do halo de gás. O estudo demonstra uma nova técnica para explorar a natureza de halos de galáxia,” disse J. Xavier Prochaska, professor de Astronomia e Astrofísica na Universidade da Califórnia em Santa Cruz (EUA), e autor principal do artigo.

Expansão contida

Uma razão pela qual os astrônomos estão tão interessados ​​nos halos da galáxia é porque eles podem nos ajudar a entender por que o material é ejetado das galáxias, fazendo com que elas parem de crescer.

Segundo Prochaska, o halo de gás fornece um registro fóssil desses processos de ejeção. “Portanto, nossas observações podem informar teorias sobre como a matéria é ejetada e como os campos magnéticos são transportados da galáxia”, declarou.

Prochaska afirmou que a equipe agora planeja testar outras galáxias. “Nossa pesquisa parece revelar algo inteiramente novo sobre halos galácticos”, disse ele. “A menos, é claro, que essa galáxia seja apenas uma exceção estranha – e com apenas um objeto, você não pode ter certeza disso.”

O radiotelescópio Askap é um precursor do Square Kilometer Array (SKA), que será o maior radiotelescópio do mundo quando ficar pronto, na próxima década.

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