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I Fast Radio Burst: un fenomeno tutto da scoprire

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FRB200428 è la sigla con cui è stato chiamato il primo lampo radio veloce (Fast Radio Burst, FRB) intercettato nella nostra galassia il 28 aprile 2020. La rivista inglese Nature ha di recente dedicato ben tre articoli alla scoperta, in parte coordinata anche da un giovane astronomo italiano dell’università canadese McGill. Negli ultimi anni l’attenzione degli studiosi verso questi enigmatici segnali provenienti dallo spazio è aumentata in modo considerevole: ne abbiamo parlato con Luigina Feretti, già direttrice dell’Istituto radioastronomia INAF, che ci ha fornito un quadro generale delle attuali conoscenze sul fenomeno.

“I Fast Radio Burst sono fenomeni che producono molta energia e si manifestano attraverso impulsi radio transitori brevissimi, della durata di un millesimo di secondo. Appartengono ai cosiddetti fenomeni transienti del cielo perché appaiono senza alcun preavviso da qualunque punto dello spazio, caratteristica che li rende difficili da intercettare”.

I primi Fast Radio Burst

Il primo di questi oggetti è stato registrato nel 2007 dall’americano Duncan Lorimer, che lo ha captato utilizzando il radiotelescopio di Parkes (Australia) mentre conduceva ricerche sulle pulsar, oggetti celesti transienti per eccellenza. Il lampo, detto Lorimer burst dal nome del suo scopritore, è stato singolo ed esterno alla Via Lattea: “È stato osservato” spiega Ferettiche i segnali, a frequenze leggermente diverse, sono pervenuti con un ritardo notevole e quindi, dall’intervallo tra la frequenza più alta e quella più bassa, è stato calcolato che si trattava di un oggetto molto potente a circa 3 miliardi di anni luce dalla nostra galassia”. Da quel momento, l’attenzione degli scienziati si è rivolta alla ricerca di altri oggetti simili e ne sono stati scoperti un numero sempre crescente, denominati da una sigla numerica di 6 cifre: la prima coppia di numeri indica l’anno, la seconda il mese e l’ultima il giorno dell’osservazione del segnale.

Il fatto che il primo FRB sia stato registrato mentre venivano condotti studi sulle pulsar non è un caso. Si ipotizza infatti che esistano somiglianze tra queste e l’origine dei Fast Radio Burst. Le pulsar” spiega Feretti “sono stelle che, terminato il loro ciclo vitale, sono collassate su se stesse; sono costituite solo da neutroni e perciò sono molto dense e piccole. Vengono rilevate perché emettono impulsi regolari dovuti ai forti campi magnetici e ai raggi cosmici presenti nei loro poli e siccome ruotano, ogni volta che il loro polo di emissione punta contro la Terra genera un impulso regolare. Questo fenomeno è detto effetto faro ed è anche il motivo per cui le pulsar vengono considerate orologi cosmici. I FRB, invece, sembravano differenziarsi per essere dei one-off events, ovvero dei segnali rilevati una sola volta. In realtà, è stato scoperto che non è sempre così: talvolta si reiterano, ma senza quella ripetitività tipica e regolare delle pulsar.

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“Il primo repeater FRB121102 è stato identificato nel 2012 analizzando i dati dell’archivio di Arecibo (Portorico). Nel 2015 è stato registrato un nuovo impulso a seguito del quale, grazie a un costante monitoraggio, è emerso che si trattava di un oggetto molto attivo (circa 10 impulsi in un anno). La scoperta si è rivelata significativa perché ha reso possibile uno studio più approfondito del corpo celeste, localizzato in una galassia nana a distanza di 3 miliardi di anni luce. Da qui l’ipotesi, poi smentita, di una correlazione tra Fast Radio Burst e quella tipologia di galassie”. Un secondo repeater è stato osservato nel 2018 con il telescopio canadese CHIME: situato a circa 1 miliardo di anni luce dal nostro pianeta, ha creato 6 burst nel giro di 6 mesi. “Sempre grazie a CHIME ” afferma Feretti “è stato identificato un FRB con una periodicità fissa di 16 giorni. Dato che appartiene a una galassia a spirale a 450 milioni di anni luce dalla Terra, perde valore l’ipotesi che i Fast Radio Burst si trovino con più probabilità nelle galassie nane. Inoltre, la periodicità così regolare del fenomeno ha portato a pensare che si trattasse non di uno, bensì di due oggetti rotanti l’uno attorno all’altro. Il quadro per ora è ancora molto confuso, ma non è escluso che la periodicità possa essere un fenomeno molto più comune di quanto non si pensi e quindi anche i repeater potrebbero essere molti di più, ma possono non essere captati perché l’intensità dell’impulso può variare”.

Per spiegare l’origine dei Fast Radio Burst sono stati proposti una cinquantina di modelli. Il più recente, in virtù dell’ultima registrazione di un FRB avvenuta lo scorso aprile (FRB200428), ricollega il fenomeno ai magnetar, ovvero stelle morte con un campo magnetico estremamente più grande delle tipiche stelle di neutroni. “Questo lampo radio veloce è stato generato da un oggetto già conosciuto, un magnetar, localizzato nella costellazione della Vulpecula, a soli 30 mila anni luce dalla Terra afferma Feretti. La scoperta è stata fruttuosa sotto diversi aspetti: vicinanza e conoscenza dell’oggetto di provenienza dei Fast Radio Burst permettono di monitorare meglio il fenomeno e di ottenere dati più precisi. “Tra tutti i lampi che ha emesso, uno è stato rilevato con un radiotelescopio cinese di 500m di diametro che ha captato un segnale debolissimo, impossibile da registrare con un radiotelescopio più piccolo”. Il modello del magnetar potrebbe restringere ulteriormente il campo delle possibili origini di emissione dei Fast Radio Burst, ma ovviamente, per poterlo applicare ed stendere ad altri oggetti simili bisogna osservarne altri e condurre studi statistici.

Al momento si conoscono circa 100 FRB classificati in due gruppi: repeater e impulso singolo. I primi sono 20 mentre i secondi 91, ma non si può escludere che tra questi ultimi vi siano dei repeater. “I campi da esplorare sono ancora molti” conclude Feretti. “Localizzare con esattezza le galassie di provenienza, studiare la causa delle ripetizioni e capire se esiste un collegamento con altri eventi come le onde gravitazionali sono solo alcune delle questioni ancora aperte, senza contare poi il possibile legame tra Fast Radio Burst e gamma ray burst. Infatti, nel caso di FRB200428 sono state rilevate anche queste emissioni, a differenza di tutti gli altri FRB registrati“. Resta ancora molto da scoprire, ma sembra che il materiale di studio non manchi: dal punto di vista teorico, infatti, ci si aspetta che i Fast Radio Burst siano tantissimi; solo che non sempre il segnale è registrabile.

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