FRB – Un nuovo studio internazionale, che ha utilizzato le osservazioni del Gran Telescopio Canarias ha identificato una bolla di plasma. Questa è stata interpretata come l’origine dell’emissione persistente osservata in alcuni dei cosiddetti lampi radio veloci (FRB). Questi FRB rappresentano uno degli eventi cosmici più energetici e sconosciuti dell’universo.
FRB – Cosa sono?
Sugli FRB – Da un articolo di Anna Kramer dell’1 maggio 2024 pubblicato sul Technology Review.
Quando il nostro universo aveva meno della metà dell’età attuale, un’enorme esplosione d‘energia si sprigionò in mezzo a un gruppo di galassie. Circa 8 miliardi di anni dopo, le onde radio di quell’esplosione hanno raggiunto la Terra. Un sofisticato radiotelescopio a bassa frequenza nell’entroterra australiano è riuscito a catturare tali onde radio.
Il segnale, arrivato il 10-06-2022, durato meno di mezzo millisecondo, come altri simili, sono misteriosi segnali radio: fast radio burst. Negli ultimi 10 anni, gli astronomi ne hanno captati quasi 5.000.
Questo era particolarmente speciale: aveva un’età quasi doppia rispetto a tutti quelli osservati in precedenza e un’energia tre volte e mezzo superiore.
Ma, come gli altri che l’hanno preceduto, è rimasto un mistero. Nessuno sa cosa provochi i fast radio burst. I lampi si susseguono in modo apparentemente casuale e imprevedibile da ogni parte del cielo.
Dati rilevati dallo IAC
I dati rilevati dallo IAC (Istituto Astronomico delle Canarie) hanno permesso di determinare la natura del “motore” che alimenta queste misteriose fonti. Su Nature del 19-10-2023: “Rilevamenti dei lampi radio ultraveloci da FRB-20121102A” i cui autori sono i seguenti ricercatori: · K. Nimmo, Direttore JWT Hessels, Z. Bensellam, LP Zwaan, P. Chawla, OS Vecchio-Boukattine, F. Kirsten, JT Faber e V. Gajjar possiamo trovare i risultati.
Scoperti poco più di dieci anni fa, i lampi radio veloci (FRB) emettono impulsi che durano millisecondi. Essi rilasciano un’enorme quantità di energia nella gamma delle onde radio, rendendoli uno dei fenomeni più energetici osservati fino ad oggi. Tuttavia, i processi fisici che li provocano sono ancora sconosciuti e rappresentano una delle questioni aperte più affascinanti attualmente nell’astrofisica moderna.
In alcuni casi, il breve lampo di un FRB è accompagnato da un’emissione radio persistente e più debole. Ora, un team internazionale, guidato dall’Istituto Nazionale di Astrofisica d’Italia (INAF) e con la partecipazione dell’Istituto di Astrofisica dell’Andalusia (IAA-CSIC), ha dimostrato che questa radiazione persistente ha origine in una bolla di plasma, fornendo nuove informazioni sulla natura di questi misteriosi fenomeni cosmici.
Questo nuovo studio, a cui ha partecipato anche un team internazionale di istituti di ricerca e università provenienti da Italia, Cina, Stati Uniti, Spagna e Germania, ha registrato l’emissione radio persistente più debole rilevata finora per un FRB. Si tratta di FRB-20201124A, un lampo radio veloce la cui sorgente si trova in una galassia distante circa 1,3 miliardi di anni luce dalla Terra.
Le testimonianze
Gli scienziati hanno effettuato le prime osservazioni con il radiotelescopio Very Large Array (VLA) negli Stati Uniti. I dati hanno permesso al team scientifico di verificare la previsione teorica. Questa afferma che una bolla di plasma è all’origine dell’emissione radio persistente derivante dai lampi radio veloci.
«Abbiamo potuto dimostrare attraverso le osservazioni che l’emissione persistente rilevata in alcuni lampi radio veloci si comporta come previsto dal modello di emissione nebulare. Cioè una ‘bolla’ di gas ionizzato che circonda il motore centrale che genera l’FRB», Gabriele Bruni ,ricercatore dell’INAF di Roma e autore principale del nuovo articolo. Aggiunge poi:«In particolare, attraverso le osservazioni radio di FRB20201124A, abbiamo misurato la debole e persistente emissione proveniente dalla stessa posizione dell’FRB.»
La particolarità è che FRB 20201124A è un evento ricorrente, qualcosa di insolito, poiché solo il 10% circa dei quasi 800 lampi radio veloci conosciuti si ripete. I ricercatori hanno rilevato tale segnale per la prima volta il 24 novembre 2020 e poi nel marzo 2021. Gli addetti ai lavori, successivamente, hanno nuovamente registrato lampi radio veloci provenienti dalla stessa regione del cielo.
«Grazie a questo, è stato possibile determinare la sua posizione all’interno della galassia ospite con un’incertezza di pochi millisecondi d’arco», spiega Angela Gardini, ricercatrice dell’IAA-CSIC e una delle coautrici del lavoro. Aggiunge: «La sua posizione precisa e la sua vicinanza relativamente piccola rispetto ad altri FRB lo hanno reso un bersaglio ideale per studiare le condizioni fisiche del suo ambiente».
Osservazioni con NOEMA e MEGARA
Nel lavoro precedente, i ricercatori avevano identificato l’emissione persistente nella galassia ospite di questo FRB, ma non erano stati in grado di misurare la posizione del lampo con sufficiente precisione per associare entrambi i fenomeni. Per questo nuovo lavoro, il team ha effettuato una campagna di osservazione in diverse bande che è stata cruciale per separare la sorgente compatta dalla debole emissione diffusa.
Nello specifico, sono state decisive le osservazioni effettuate con l’ interferometro NOEMA , situato a Plateau de Bure, nelle Alpi francesi, e lo strumento MEGARA del Gran Telescopio Canarias (GTC o Grantecan), situato presso l’ Osservatorio Roque de los Muchachos (ORM) alla Palma.
«Le osservazioni ottenute grazie allo strumento MEGARA hanno raggiunto una risoluzione paragonabile alla risoluzione radio del VLA, che ci ha permesso di osservare l’ambiente FRB con un dettaglio mai raggiunto prima e scoprire la presenza di una radiosorgente compatta, la bolla di plasma del FRB, che è immerso in una regione di formazione stellare», spiega Romano Corradi , direttore del Grantecan. «Questi risultati sono un chiaro esempio di come la combinazione dell’ampia area di raccolta del GTC, il più grande telescopio ottico e infrarosso del mondo, insieme alle capacità dei suoi strumenti, ci stiano fornendo risultati straordinari che migliorano la nostra conoscenza dell’Universo», ha affermato.
Le conclusioni attuali
La ricerca ha anche contribuito a definire la natura del motore che alimenta queste misteriose esplosioni. Secondo i nuovi dati, il fenomeno si basa su una magnetar (una stella di neutroni fortemente magnetizzata) o su un sistema binario di raggi X ad alto accrescimento, cioè un tipo di sistema binario in cui una stella di neutroni o un buco nero “ruba” materia proveniente da una stella compagna a velocità molto intense.
Infatti, i venti prodotti dalla magnetar o dal sistema binario a raggi X sarebbero in grado di “soffiare” la bolla di plasma, dando luogo ad emissione radio persistente, dimostrando l’esistenza di una relazione fisica diretta tra gli FRB e la bolla, che sarebbero nelle loro immediate vicinanze.
“Comprendere la natura dell’emissione persistente associata a FRB20201124A ci permette di aggiungere un pezzo al puzzle sulla natura di queste misteriose sorgenti cosmiche”, conclude Bruni.