Misterioso e ripetuto Fast Radio Burst da una posizione inattesa

L'origine del segnale sarebbe in un ammasso globulare: un gruppo di stelle molto antiche, non il tipo di posto da cui gli scienziati si aspettano vi sia il tipo di stella che genera FRB

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Un FRB (Fast Radio Burst) ripetuto recentemente scoperto chiamato FRB 20200120E sta creando nuova confusione tra gli studiosi di questi segnali spaziali già di sé misteriosi. Gli astronomi hanno rintracciato la sua posizione in una galassia a 11,7 milioni di anni luce di distanza, il che lo rende il più vicino scoppio FRB extragalattico conosciuto, 40 volte più vicino del segnale extragalattico più vicino.

L’origine del segnale sarebbe in un ammasso globulare: un gruppo di stelle molto antiche, non il tipo di posto da cui gli scienziati si aspettano vi sia il tipo di stella che genera FRB.

La scoperta suggerisce un diverso meccanismo all’origine di questi segnali, suggerendo che gli FRB potrebbero emergere da una gamma di ambienti più ampia  di quanto pensassimo. Gli FRB stanno sfidando la comprensione degli scienziati da quando il primo è stato rilevato nel 2007. Sono costituiti da segnali estremamente potenti provenienti dallo spazio profondo, con sorgenti poste a milioni di anni luce di distanza, alcuni dei quali scaricano più energia di 500 milioni di Soli  e rilevati solo nelle lunghezze d’onda radio.

Eppure queste esplosioni sono incredibilmente brevi, più brevi di un battito di ciglia – della durata di pochi millisecondi – e la maggior parte di esse non si ripetono, il che le rende molto difficili da prevedere, tracciare e quindi comprendere.

Analizzando la struttura fine di questi segnali radio, gli astronomi si sono concentrati sul tipo di oggetto che pensavano potesse causarli, individuandolo in oggetti compatti come le stelle di neutroni la teoria principale.

Poi, nel 2020, è arrivata una grande svolta. Un FRB è stato infine rilevato dall’interno della galassia della Via Lattea, emesso da una magnetar.

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Le magnetar – di cui non molte sono state confermate fino ad oggi – sono un raro tipo di stella di neutroni, il nucleo collassato di una stella morta grande tra 8 e 30 volte la massa del Sole. Le stelle di neutroni sono piccole e dense, di circa 20 chilometri di diametro, con una massa massima di circa due Soli.

Le magnetar, come suggerisce il nome, aggiungono qualcos’altro al mix: un campo magnetico assolutamente folle – circa un quadrilione di volte più potente del campo magnetico terrestre e mille volte più potente di quello di una normale stella di neutroni.

Questo ci riporta a FRB 20200120E. È un tipo di FRB piuttosto raro – un FRB che ripete le sue emissioni – ma a parte questo si adatta perfettamente al profilo. Poiché il segnale si ripete, tuttavia, gli astronomi sono stati più facilmente in grado di individuarne la posizione di origine nel cielo. Analizzando altre proprietà del segnale, sono stati in grado di determinare che aveva percorso una distanza relativamente breve.

Ciò li ha portati a una galassia a spirale chiamata M81, sebbene con un certo grado di incertezza. Più specificamente, i ricercatori credono di aver tracciato FRB 20200120E su un ammasso globulare. In uno studio pubblicato su Nature questa settimana, un team di astronomi ha confermato questa origine.

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Ecco perché questo è un problema. Gli ammassi globulari sono gruppi compatti di stelle che tendono ad essere molto vecchi e longevi, nonché di massa bassa, nessuna maggiore della massa del Sole. Si pensa che tutte le loro stelle si siano formate contemporaneamente dalla stessa nuvola di gas; proprio come una piccola città, queste stelle vivono insieme le loro esistenze per lo più tranquille.

Le stelle di neutroni, come accennato in precedenza, tendono a formarsi da stelle di massa maggiore, che tendono anche ad avere una durata della vita della sequenza principale (combustione di idrogeno) molto più breve, quelle del tipo OB. Quindi, come regola generale, non ci si aspetta di trovare stelle di neutroni o magnetar in un ammasso globulare.

Qui riportiamo le osservazioni che hanno localizzato l’FRB in un ammasso globulare associato a M81, dove si trova a 2 parsec di distanza dal centro ottico dell’ammasso“, scrivono i ricercatori nel loro articolo. “Gli ammassi globulari ospitano vecchie popolazioni stellari, sfidando i modelli FRB che invocano giovani magnetar formati da una supernova con collasso del nucleo“.

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Tuttavia, perché c’è un precedente interessante.

Di tanto in tanto, è stato scoperto che un ammasso globulare ospita un tipo di stella di neutroni in rapida rotazione nota come pulsar a millisecondi. Poiché gli ammassi globulari sono così densamente popolati, le stelle possono interagire e persino scontrarsi tra loro, producendo oggetti come binari a raggi X e pulsar di piccola massa.

Secondo il team di ricerca, questo introduce altri meccanismi interessanti per la formazione di magnetar oltre la supernova collassata. Una nana bianca di piccola massa che interagisce e assorbe materiale da un’altra stella potrebbe guadagnare massa sufficiente per collassare in una stella di neutroni; oppure due nane bianche potrebbero fondersi, allo stesso scopo.

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È anche possibile che la sorgente dell’FRB non sia affatto una magnetar, ma un binario di raggi X di piccola massa, come una nana bianca e una stella di neutroni, o una stella di neutroni e un esopianeta. Potrebbe anche essere un buco nero in accrescimento.

Le prove per queste spiegazioni mancano – non c’è attività di raggi X o raggi gamma che in genere accompagnerebbe queste osservazioni – ma non possono ancora essere escluse. Qualunque sia la risposta, tuttavia, sembra che FRB 20200120E sia destinato a cambiare le cose. O ci insegnerà qualcosa di nuovo sulle interazioni stellari negli ammassi globulari, o ci darà un nuovo canale di formazione per gli FRB.

Poiché si tratta di un FRB ripetuto, così vicino a noi, rappresenta una rara opportunità per sondare in dettaglio questi segnali misteriosi.

I risultati sono riportati su Nature.