Identificato un nuovo fast radio burst (FRB) che si ripete

In radioastronomia, un fast radio burst (FRB) è un impulso radio transitorio di lunghezza variabile da una frazione di millisecondo a pochi millisecondi, causato da un misterioso processo astrofisico ad alta energia che non è stato ancora compreso. Gli astronomi stimano che l’FRB medio rilasci tanta energia in un millisecondo (un millesimo di secondo) quanta il Sole ne emette in 3 giorni (oltre 250.000 secondi).

Duncan Lorimer e il suo studente David Narkevic scoprirono il primo FRB nel 2007, che è noto infatti come Lorimer Burst. Da allora sono stati rilevati molti altri FRB. Uno di questi, il FRB 180916, è considerato particolarmente interessante perché pulsa regolarmente ogni 16,35 giorni.

Ora, gli astronomi hanno trovato un secondo esempio di un’esplosione radio veloce altamente attiva e ripetitiva con una sorgente compatta di emissioni radio più deboli ma persistenti tra le esplosioni. La scoperta solleva nuove domande sulla natura di questi oggetti misteriosi e anche sulla loro utilità come strumenti per studiare la natura dello spazio intergalattico. Gli scienziati hanno utilizzato il Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) della National Science Foundation e altri telescopi per studiare l’oggetto, scoperto per la prima volta nel 2019.

Le osservazioni con il VLA nel 2020 hanno individuato la posizione dell’oggetto e ciò ha consentito alle osservazioni in luce visibile con il telescopio Subaru alle Hawaii di mostrare che si trova alla periferia di una galassia nana a quasi 3 miliardi di anni luce dalla Terra. Le osservazioni VLA hanno anche scoperto che l’oggetto emette costantemente onde radio più deboli tra un’esplosione e l’altra.

“Queste caratteristiche fanno sì che questo assomigli molto al primo FRB la cui posizione è stata determinata, sempre dal VLA, nel 2016“, ha affermato Casey Law, del Caltech. Questo sviluppo è stato un importante passo avanti, poichè ha fornito le prime informazioni sull’ambiente e sulla distanza di un FRB. Tuttavia, la sua combinazione di lampi ripetuti ed emissione radio persistente tra i burst, provenienti da una regione compatta, ha impostato l’oggetto del 2016, chiamato FRB 121102, diverso da tutti gli altri FRB conosciuti, fino ad ora.

“Ora ne abbiamo due come questo, e questo solleva alcune domande importanti“, ha detto Law. Law fa parte di un team internazionale di astronomi che riportano le loro scoperte sulla rivista Nature .

Le differenze tra FRB 190520 e FRB 121102 e tutti gli altri rafforzano una possibilità suggerita in precedenza che potrebbero esserci due diversi tipi di FRB. “Quelli che ripetono sono diversi da quelli che non lo fanno? Che dire delle persistenti emissioni radio: è un fatto comune?” ha affermato Kshitij Aggarwal, uno studente laureato presso la West Virginia University (WVU).

Gli astronomi suggeriscono che potrebbero esserci due diversi meccanismi che producono FRB o che gli oggetti che li producono potrebbero agire in modo diverso in diversi stadi della loro evoluzione. I principali candidati per le sorgenti di FRB sono le stelle di neutroni superdense nate dall’esplosione di una stella massiccia come supernova, o le stelle di neutroni con campi magnetici ultra forti, chiamate magnetar.

Una caratteristica di FRB 190520 mette in discussione l’utilità degli FRB come strumenti per studiare il materiale tra loro e la Terra. Gli astronomi spesso analizzano gli effetti del materiale intermedio sulle onde radio emesse da oggetti distanti per conoscere quel tenue materiale stesso. Uno di questi effetti si verifica quando le onde radio passano attraverso lo spazio che contiene elettroni liberi. In tal caso, le onde a frequenza più alta viaggiano più rapidamente delle onde a frequenza più bassa.

Questo effetto, chiamato dispersione, può essere misurato per determinare la densità degli elettroni nello spazio tra l’oggetto e la Terra, oppure, se la densità elettronica è nota o presunta, fornire una stima approssimativa della distanza dall’oggetto. L’effetto viene spesso utilizzato per effettuare stime della distanza rispetto alle pulsar.

Ciò non ha funzionato per FRB 190520. Una misurazione indipendente della distanza basata sullo spostamento Doppler della luce della galassia causato dall’espansione dell’Universo ha posizionato la galassia a quasi 3 miliardi di anni luce dalla Terra. Tuttavia, il segnale dell’esplosione mostra una quantità di dispersione che normalmente indicherebbe una distanza compresa tra circa 8 e 9,5 miliardi di anni luce.

“Ciò significa che c’è molto materiale vicino all’FRB che confonde ogni tentativo di usarlo per misurare il gas tra le galassie“, ha detto Aggarwal. “Se questo è il caso di altri, allora non possiamo contare sull’utilizzo degli FRB come parametri cosmici“, ha aggiunto.

Gli astronomi hanno ipotizzato che FRB 190520 potrebbe essere un “neonato”, ancora circondato da materiale denso espulso dall’esplosione della supernova che ha lasciato la stella di neutroni. Man mano che quel materiale si disperderà, anche la dispersione dei segnali dovrebbe diminuire. Nello scenario del “neonato”, hanno affermato, le esplosioni ripetute potrebbero anche essere una caratteristica degli FRB più giovani e diminuire con l’età.

“Lo studio degli FRB si sta muovendo molto velocemente in questo momento e nuove scoperte escono mensilmente. Tuttavia, rimangono ancora grandi domande e questo oggetto ci sta fornendo indizi stimolanti su tali domande“, ha affermato Sarah Burke-Spolaor, della WVU.

Riferimento: “A repeating fast radio burst associated with a persistent radio source” 8 giugno 2022, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-022-04755-5

Il National Radio Astronomy Observatory è una struttura della National Science Foundation, gestita in base a un accordo di cooperazione da Associated Universities, Inc.