Há uns dias M. Caleb e colaboradores publicaram um artigo na Science sobre uma “Rajada Rápida de Rádio” (FRB) detectada pelo radiotelescópio MeerKAT em março de 2024. O James Webb encontrou a galáxia de onde a rajada veio, permitindo saber que ela foi emitida quando o Universo tinha apenas 3 bilhões de anos. Falou-se bastante sobre o recorde de distância, mas acho que a parte mais interessante está no fato de que o pulso permite fazer medidas cosmológicas mesmo sem que saibamos como foi produzido.

Uma FRB é um pulso de ondas de rádio que dura poucos milésimos de segundo. A primeira foi encontrada em 2007 por Duncan Lorimer, em dados de arquivo do radiotelescópio de Parkes. As frequências mais altas chegam primeiro e as mais baixas depois, com um atraso que cresce com o inverso do quadrado da frequência. O fenômeno se chama dispersão e acontece quando a onda atravessa um plasma. Quanto maior o atraso, quantificado pela medida de dispersão, mais elétrons livres havia no caminho do pulso. Na FRB 20240304B, as frequências mais baixas da faixa observada chegaram 10 segundos depois das mais altas.

Não temos muita certeza do mecanismo que gera o pulso. Hoje a fonte favorita é um magnetar, que é uma estrela de nêutrons com campo magnético extremo. A galáxia da FRB do artigo tem cerca de 10 milhões de massas solares em estrelas, é pobre em metais e estava formando estrelas intensamente. Isso é um problema para a hipótese da fusão de duas estrelas de nêutrons, porque o cenário favorece fontes jovens e não houve tempo para que esses pares se formassem e espiralassem até a fusão.

Mas o ponto interessante é que a medida de dispersão depende do caminho, e não da fonte. Basta que o pulso seja curto e que conheçamos a distância da galáxia. Lorimer percebeu isso já no artigo da descoberta. Em 2020, a equipe de Jean-Pierre Macquart usou cinco FRBs localizadas pelo ASKAP para contar os elétrons do meio intergaláctico, onde está mais de três quartos da matéria comum, e encontrou uma densidade de bárions compatível com a da Radiação Cósmica de Fundo.

Curiosamente, não é a primeira vez que usamos um fenômeno como instrumento antes de entender a fonte. Em 1968, no artigo que anunciou o primeiro pulsar, Antony Hewish, Jocelyn Bell e colegas mediram o mesmo atraso e estimaram a distância da fonte, quando ainda discutiam se ela seria uma anã branca ou uma estrela de nêutrons. O caso mais famoso, no entanto, é o das supernovas do tipo Ia. Até hoje discutimos se a anã branca que explode recebe matéria de uma companheira ou se funde com outra, e mesmo assim elas mostraram em 1998 que a expansão do Universo está acelerando.

Há, porém, uma diferença a favor das FRBs. A supernova é útil porque conseguimos calibrar o brilho de cada uma, e o brilho é uma propriedade da fonte. A FRB serve como instrumento por uma propriedade do caminho. A fonte só interfere pela galáxia hospedeira, cuja contribuição ainda precisa ser estimada caso a caso.

Por isso, uma FRB em redshift (desvio para o vermelho) de 2.148 é muito importante. Ela mostra que esses pulsos existem na época de maior formação estelar e abre caminho para estudar a reionização do hélio. Acho que é provável que utilizemos as FRBs como instrumentos cosmológicos por muitos anos antes de saber o que as produz.

Prof. Alexandre Zabot

Referências

• Lorimer, D. R., Bailes, M., McLaughlin, M. A., Narkevic, D. J. & Crawford, F. (2007). A bright millisecond radio burst of extragalactic origin. Science, 318, 777. DOI
• Macquart, J.-P. et al. (2020). A census of baryons in the Universe from localized fast radio bursts. Nature, 581, 391. DOI
• Caleb, M. et al. (2026). A fast radio burst at redshift 2, three billion years after the Big Bang. Science. DOI