Ligação surpreendente descoberta entre rajadas rápidas de rádio e terremotos – Physics World

Pesquisadores no Japão encontraram semelhanças impressionantes entre o comportamento estatístico de repetidas rajadas rápidas de rádio (FRBs) e terremotos.

FRBs são explosões breves e intensas de ondas de rádio vindas de fora da nossa galáxia. Embora essas explosões normalmente durem alguns milissegundos, os astrônomos também encontraram explosões mil vezes mais curto.

Os FRBs são amplamente divididos em duas categorias: fontes FRB repetidas e FRBs “únicos”, que ainda não se repetiram. Se todas as fontes FRB se repetem permanece uma questão em aberto.

Em seu estudo, os astrofísicos Tomonori Totani e Yuya Tsuzuki, da Universidade de Tóquio, usaram um conjunto de dados de 7000 explosões de três fontes repetidas. Os dados foram obtidos por radioastrônomos usando o Arecibo observatório em Porto Rico e T esférico de abertura de quinhentos metroselescópio no sudoeste da China.

Uma dessas fontes – FRB20121102A – fica a mais de três bilhões de anos-luz de distância e foi o primeiro repetidor FRB descoberto.

A dupla descobriu que os tempos de chegada das rajadas do FRB20121102A mostraram um alto grau de correlação, com muito mais rajadas chegando com intervalo de um segundo entre si do que seria esperado se a geração de rajadas fosse completamente aleatória. Esta correlação desapareceu em escalas de tempo mais longas, com rajadas separadas por mais de um segundo chegando de forma completamente aleatória.

Eles traçaram semelhanças com esse comportamento com a forma como os terremotos produzem réplicas secundárias nas horas ou dias após um tremor, mas depois se tornam completamente imprevisíveis quando um episódio de réplicas passa.

Além disso, eles descobriram que a taxa desses “tremores secundários” de FRB segue a mesma lei de Omori-Utsu que caracteriza a ocorrência de tremores secundários de terremotos na Terra. A lei estabelece que logo após um grande terremoto, a taxa de tremores secundários permanece constante durante um breve período de minutos a horas, após o qual a taxa de tremores secundários cai, decaindo aproximadamente no inverso do tempo desde o choque principal.

Eles descobriram que cada explosão tinha de 10 a 50% de chance de produzir um tremor secundário, dependendo da fonte. Esta probabilidade permaneceu constante, mesmo quando a atividade da FRB aumentou subitamente num determinado episódio. Os terremotos mostram comportamentos semelhantes, suas taxas de tremores secundários permanecem constantes mesmo que a atividade geral do terremoto mude dentro de uma região.

Há, no entanto, uma grande diferença entre FRBs e terremotos. Embora as réplicas do terremoto tendam a ser sistematicamente mais fracas do que o choque principal, os FRBs correlacionados com o tempo têm energias completamente não correlacionadas. Isto significa que para os FRBs não existe essencialmente nenhuma diferença entre um “pré-choque” e um “pós-choque”, porque o choque principal não se destaca.

Em uma galáxia muito, muito distante

Totani salienta, no entanto, que isto pode dever-se ao alcance dinâmico limitado nos dados FRB em comparação com os sismos: a maioria dos FRB são muito fracos, estando apenas ligeiramente acima do limite de deteção.

Das muitas teorias que explicam a origem dos FRBs, os magnetares – estrelas de nêutrons com campos magnéticos excepcionalmente fortes – tornaram-se uma opção líder.

Isto ocorre porque a crosta sólida das estrelas de nêutrons, que circunda um núcleo superfluido, pode liberar subitamente tensões acumuladas por terremotos estelares que levam a FRBs, assim como as placas tectônicas produzem terremotos à medida que se deslocam em torno do manto líquido da Terra. E assim, “era bastante natural comparar FRBs repetidores e terremotos”, disse Totani Mundo da física.

Astrônomos anunciam as mais curtas explosões de rádio já descobertas

O trabalho também acrescenta descobertas anteriores de astrônomos na China em 2018 quem mostrou que o Lei do terremoto Gutenberg-Richter poderia ser aplicado à distribuição de energia de FRBs. A lei expressa uma relação para o número total de terremotos esperados acima de uma certa energia em um determinado tempo e lugar.

Na verdade, embora os FRB possam parecer eventos inócuos em comparação com os sismos, são tudo menos inócuos. O FRB mais fraco já detectado ainda liberou mais de um bilhão de vezes mais energia do que a magnitude 9.5 Terremoto de Valdivia em 1960 no Chile – o terremoto mais poderoso já registrado.

Também existem FRBs que são 10 milhões de vezes mais fortes, como relataram radioastrônomos australianos. na quarta-feira quando descobriram uma FRB que demorou cerca de oito mil milhões de anos a chegar à Terra – a explosão mais distante alguma vez detetada.

Totani planeia agora aplicar modelos matemáticos de estudos de terramotos a dados FRB, na esperança de obter pistas sobre as propriedades da matéria nuclear em estrelas de neutrões.

A pesquisa é descrita em Avisos mensais da Royal Astronomical Society.

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• Fonte: https://physicsworld.com/a/surprising-link-discovered-between-fast-radio-bursts-and-earthquakes/