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Rilevato un Fast Radio Burst (FRB) proveniente dallo spazio profondo che batte come un cuore

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Il rilevamento di un nuovo segnale radio dallo spazio profondo sta ancora una volta sfidando la nostra comprensione di questi misteriosi fenomeni. Non solo questa nuova raffica radio veloce, denominata FRB 20191221A, è uno di quei rari FRB che si ripetono, ma non è nemmeno così veloce: ogni lampo radio ricevuto ha una durata di tre secondi, circa 1.000 volte più lunga della media.

Inoltre, all’interno di questa finestra di tre secondi si verificano esplosioni di radiazioni di intensità più elevata ogni 0,2 secondi, qualcosa che non si è mai visto prima in un lampo radio veloce.

Il rilevamento è stato effettuato dal rivelatore CHIME nel dicembre 2019 e gli scienziati hanno immediatamente capito di essere su qualcosa di molto particolare. “Era insolito“, ha detto l’astrofisico Daniele Michilli del MIT Kavli Institute for Astrophysics and Space Research.

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Non solo era molto lungo, della durata di circa tre secondi, ma c’erano picchi periodici straordinariamente precisi, che emettevano ogni frazione di secondo – boom, boom, boom – come un battito cardiaco. Questa è la prima volta che il segnale stesso è periodico“.

I lampi radio veloci, o FRB, sono uno dei più affascinanti misteri cosmici attuali. Sono lampi di radiazioni estremamente potenti in lunghezze d’onda radio che emettono bagliori dallo spazio intergalattico in un brevissimo lasso di tempo, di solito della durata di millisecondi. In quel breve battito di ciglia, l’esplosione emette tanta energia quanto 500 milioni di Soli.

La maggior parte dei lampi radio veloci lampeggiano solo una volta e scompaiono. Sono anche, al momento, impossibili da prevedere; per rilevarne uno, dobbiamo solo sperare che se ne verifichi uno quando abbiamo un radiotelescopio puntato nella giusta direzione (sebbene progetti come CHIME, con un’ampia area di osservazione, stiano aiutando immensamente in questo senso). Questi sono i tipi più comuni di FRB.

Molto più raramente, segnali ripetuti vengono ricevuti da un unico punto nel cielo. Queste sono le raffiche radio veloci ripetute. Poiché si ripetono, gli scienziati possono puntare un telescopio verso il cielo e studiare i segnali in modo molto più dettagliato.

Non è chiaro, tuttavia, se lo stesso meccanismo sia responsabile di tutte le raffiche radio veloci.

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Possono variare in intensità, lunghezza d’onda, polarizzazione e dispersione. Una raffica radio veloce contiene un indizio significativo: nel 2020, per la prima volta, è stata rilevata una raffica radio veloce proveniente dall’interno della Via Lattea. È stato fatto risalire a un tipo di stella di neutroni chiamata magnetar, suggerendo che questi oggetti altamente magnetizzati e ultradensi potrebbero essere responsabili almeno di alcune esplosioni radio veloci.

CHIME ha ora rilevato molti FRB con proprietà diverse“, ha affermato Michilli. “Ne abbiamo visti alcuni provenienti dall’interno di nuvole molto turbolente, mentre altri sembrano provenire da ambienti puliti. Dalle proprietà di questo nuovo segnale, possiamo dire che attorno a questa sorgente c’è una nuvola di plasma che deve essere estremamente turbolento“.

Per quanto riguarda quello che è, gli indizi fanno pensare ancora ad una stella di neutroni di qualche tipo.

Le stelle di neutroni sono i nuclei collassati di stelle massicce che hanno finito il loro ciclo vitale e hanno espulso la maggior parte del loro materiale nello spazio. Non più supportato dalla pressione verso l’esterno della fusione, il nucleo collassa in un oggetto incredibilmente denso, di circa 20 chilometri di diametro, ma fino a una massa stimata di 2,3 volte la massa del Sole.

Le magnetar sono un tipo di stella di neutroni con un campo magnetico incredibilmente forte. A causa dell’attrazione verso l’esterno di questo campo magnetico in competizione con l’attrazione verso l’interno della gravità, le magnetar eruttano periodicamente in enormi terremoti.

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Le pulsar sono stelle di neutroni che espellono raggi di emissione radio dai loro poli, ruotando a velocità fino a scale di millisecondi in modo che il raggio sembri pulsare. Michilli e i suoi colleghi hanno analizzato i burst di FRB 20191221A e hanno trovato caratteristiche in comune con l’emissione di magnetar e pulsar.

C’è solo un problema: sebbene non sia chiaro fino a che punto abbia viaggiato FRB 20191221A, probabilmente proviene da un’altra galassia e il suo lampo sembra essere oltre un milione di volte più luminoso delle magnetar e delle pulsar nella nostra stessa galassia.

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Non ci sono molte cose nell’Universo che emettono segnali rigorosamente periodici“, ha spiegato Michilli. “Esempi che conosciamo nella nostra galassia sono radio pulsar e magnetar, che ruotano e producono un’emissione di raggi simile a un faro. E pensiamo che questo nuovo segnale potrebbe essere una magnetar o una pulsar“.

Il team spera di poter cogliere altre esplosioni dalla misteriosa fonte di FRB 20191221A per restringere sia la provenienza che la causa. A sua volta, questo potrebbe aiutarci a capire meglio le stelle di neutroni.

Questo rilevamento solleva la questione di cosa potrebbe causare questo segnale estremo che non abbiamo mai visto prima e come possiamo usare questo segnale per studiare l’Universo“, ha detto Michilli. “I futuri telescopi promettono di scoprire migliaia di FRB al mese e, a quel punto, potremmo rilevare molti più segnali periodici“.

La ricerca è stata pubblicata su Nature.

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