As rajadas rápidas de rádio (Fast Radio Bursts, ou FRBs) continuam sendo um dos maiores mistérios da astronomia. Essas explosões extremamente intensas de ondas de rádio duram apenas uma fração de segundo, mas liberam quantidades enormes de energia.
Desde que a primeira FRB foi descoberta, em 2007, milhares já foram registradas. Apesar disso, os astrônomos ainda não sabem exatamente o que as produz. Entre as possíveis explicações estão magnetares, estrelas de nêutrons altamente magnetizadas, buracos negros e outros fenômenos extremos.
Agora, mesmo sem conhecer sua origem, os cientistas encontraram uma nova utilidade para essas explosões: localizar a matéria comum que parecia estar desaparecida do Universo.
O estudo foi publicado na revista Physical Review Letters.
Os modelos cosmológicos indicam que, logo após o Big Bang, cerca de 83% da matéria do Universo era matéria escura, enquanto os 17% restantes eram matéria bariônica, isto é, a matéria comum que forma estrelas, planetas, galáxias e também nós mesmos.
O problema é que, quando os astrônomos contabilizam toda essa matéria bariônica observável, uma parte significativa simplesmente não aparece.
Ela não desapareceu de fato, mas estava distribuída de forma tão difusa que era extremamente difícil de detectar.
Resolver esse problema é uma das metas mais importantes da cosmologia moderna.
As rajadas rápidas de rádio atravessam bilhões de anos-luz antes de chegar à Terra.
Durante essa viagem, elas cruzam enormes quantidades de gás ionizado espalhado entre as galáxias.
Esse gás provoca um efeito conhecido como dispersão.
As diferentes frequências das ondas de rádio chegam em instantes ligeiramente diferentes, e quanto maior a quantidade de elétrons livres atravessados, maior é esse atraso.
Assim, as FRBs funcionam como uma espécie de “sonda cósmica”, revelando quanta matéria existe ao longo do caminho percorrido pelo sinal.
A equipe utilizou 2.873 FRBs detectadas pelo Experimento Canadense de Mapeamento da Intensidade do Hidrogênio (CHIME).
Em seguida, comparou esses sinais com a posição de aproximadamente 6 milhões de galáxias observadas pelo Levantamento de Imagens Legado do Instrumento Espectroscópico de Energia Escura (DESI).
Ao medir a quantidade de dispersão em cada rajada e relacioná-la com a distribuição das galáxias, foi possível estimar onde estava concentrada a matéria bariônica que antes parecia ausente.
Os resultados mostram que grande parte dessa matéria não está dentro das galáxias.
Ela se encontra distribuída em duas regiões principais:
- o meio intergaláctico (IGM), que ocupa o espaço entre as galáxias;
- e o meio circungaláctico (CGM), uma enorme região de gás que envolve cada galáxia.
Segundo os pesquisadores, quanto maior a concentração de galáxias em uma determinada região, maior também a quantidade desse gás difuso ao redor delas.
A pesquisa também reforça uma hipótese importante sobre a evolução das galáxias.
Eventos extremamente energéticos, como explosões de supernovas e a atividade de buracos negros supermassivos, podem expulsar enormes quantidades de gás para além dos limites das galáxias.
Os novos resultados sugerem que esse processo é ainda mais eficiente do que os modelos previam.
Isso significa que uma parcela significativa da matéria comum do Universo pode ter sido lançada para regiões muito mais distantes do que se imaginava anteriormente.
Os autores destacam que seus resultados estão em concordância com estudos recentes baseados no efeito Sunyaev-Zeldovich, que também indicam a existência de grandes quantidades de gás quente distribuído entre as galáxias.
Embora ainda sejam necessárias novas simulações para compreender completamente esses resultados, a nova técnica baseada em FRBs surge como uma poderosa ferramenta para investigar a estrutura do Universo.
À medida que novos radiotelescópios entram em operação e milhares de novas FRBs forem descobertas, esse método deverá se tornar cada vez mais preciso.
Além de ajudar a resolver definitivamente o problema da matéria bariônica desaparecida, essas explosões poderão revelar como o gás se distribui pelo Universo e como as galáxias evoluem ao longo de bilhões de anos.
Curiosamente, um dos maiores mistérios da astronomia pode acabar sendo justamente a ferramenta que permitirá resolver outro.
Sobre a Imagem: Esta ilustração mostra uma rajada rápida de rádio (FRB, na sigla em inglês) de uma galáxia distante chegando à Terra. Em um novo estudo, pesquisadores usaram milhares de FRBs para sondar o Universo em busca de matéria faltante. Crédito da imagem: ESO/M. Kornmesser.