Una delle rare e brevi esplosioni di onde radio cosmiche che hanno lasciato perplessi gli astronomi da quando sono state rilevate per la prima volta quasi 10 anni fa è stata finalmente collegata a una fonte:una galassia nana più antica a più di 3 miliardi di anni luce dalla Terra.

Lampi radio veloci, che lampeggiano per pochi millisecondi, ha creato scalpore tra gli astronomi perché sembravano provenire da fuori la nostra galassia, il che significa che dovrebbero essere molto potenti per essere visti dalla Terra, e perché nessuno dei primi osservati fu mai più visto.

Nel 2012 è stata scoperta una raffica ripetuta. però, fornendo un'opportunità a un team di ricercatori di monitorare ripetutamente la sua area del cielo con il Karl Jansky Very Large Array nel New Mexico e la parabola radio Arecibo a Puerto Rico, nella speranza di individuarne la posizione.

Grazie allo sviluppo di un software per la registrazione dei dati ad alta velocità e l'analisi dei dati in tempo reale da parte di un'università della California, Berkeley, astronomo, l'anno scorso il VLA ha rilevato un totale di nove burst nell'arco di un mese, sufficiente per localizzarlo entro un decimo di secondo d'arco. Successivamente, i più grandi array di interferometri radio europei e americani lo hanno individuato entro un centesimo di secondo d'arco, all'interno di una regione di circa 100 anni luce di diametro.

L'imaging profondo di quella regione dal Gemini North Telescope alle Hawaii ha rivelato una galassia nana otticamente debole che il VLA ha successivamente scoperto emette continuamente onde radio di basso livello, tipico di una galassia con un nucleo attivo forse indicativo di un buco nero supermassiccio centrale. La galassia ha una bassa abbondanza di elementi diversi dall'idrogeno e dall'elio, suggestivo di una galassia che si è formata durante la mezza età dell'universo.

L'origine di un lampo radio veloce in questo tipo di galassia nana suggerisce una connessione con altri eventi energetici che si verificano in galassie nane simili, ha detto il co-autore e astronomo della UC Berkeley Casey Law, che ha guidato lo sviluppo del sistema di acquisizione dati e creato il software di analisi per la ricerca rapida, esplosioni una tantum.

Stelle esplosive estremamente luminose, chiamate supernove superluminose, e lunghi lampi di raggi gamma si verificano anche in questo tipo di galassia, ha notato, ed entrambi sono ipotizzati essere associati a massicci, stelle di neutroni altamente magnetiche e in rapida rotazione chiamate magnetar. Le stelle di neutroni sono dense, oggetti compatti creati in esplosioni di supernova, visti principalmente come pulsar, perché emettono impulsi radio periodici mentre ruotano.

"Tutti questi fili indicano l'idea che in questo ambiente, qualcosa genera queste magnetar, "Ha detto Law. "Potrebbe essere creato da una supernova superluminosa o da un lungo lampo di raggi gamma, e poi più tardi, mentre si evolve e la sua rotazione rallenta un po', produce questi lampi radio veloci e un'emissione radio continua alimentata da tale spindown. Più tardi nella vita, assomiglia alle magnetar che vediamo nella nostra galassia, che hanno campi magnetici estremamente forti ma ruotano più come normali pulsar."

In tale interpretazione, Egli ha detto, i lampi radio veloci sono come i capricci di un bambino.

Questa è solo una teoria, però. Ce ne sono molti altri, anche se i nuovi dati escludono diverse spiegazioni suggerite per la fonte di queste esplosioni.

"Siamo i primi a dimostrare che questo è un fenomeno cosmologico. Non è qualcosa nel nostro cortile. E siamo i primi a vedere dove sta accadendo questa cosa, in questa piccola galassia, che penso sia una sorpresa, " Law ha detto. "Ora il nostro obiettivo è capire perché ciò accade".

Legge, il leader del team Shami Chatterjee della Cornell University e altri astronomi del team presenteranno oggi le loro scoperte all'incontro dell'American Astronomical Society a Grapevine, Texas, nella rivista scientifica Natura , e in due documenti di accompagnamento a comparire nel Lettere per riviste astrofisiche .

Alla ricerca di transitori

I lampi radio veloci sono altamente energetici - anche se non abbastanza energetici da far saltare in aria una stella - e di vita molto breve, durata da uno a cinque millisecondi. Queste esplosioni di onde radio sono rimaste un mistero da quando la prima è stata scoperta nel 2007 da ricercatori che hanno analizzato i dati archiviati del Parkes Radio Telescope australiano alla ricerca di nuove pulsar. L'esplosione che hanno trovato è avvenuta nel 2001.

Ora ci sono 18 raffiche radio veloci conosciute, tutti scoperti utilizzando radiotelescopi a piatto unico che non sono in grado di individuare la posizione dell'oggetto con una precisione sufficiente per consentire ad altri osservatori di identificare il suo ambiente ospite o di trovarlo ad altre lunghezze d'onda. La prima e unica raffica ripetuta conosciuta, denominato FRB 121102, è stato scoperto nella costellazione dell'Auriga nel novembre del 2012 presso l'Osservatorio di Arecibo a Porto Rico, e si è ripetuto numerose volte.

Law ha lavorato negli ultimi anni su metodi per trovare rapidamente raffiche radio transitorie come queste, che richiedono la raccolta di circa un terabyte di dati ogni ora. Alla VLA, attualmente utilizza 24 unità di elaborazione centrale del computer (CPU) in parallelo, sia per registrare che per cercare i dati per brevi raffiche radio.

"Il tema generale, prima con l'Allen Telescope Array e ora con il VLA, è usare questi interferometri come telecamere ad alta velocità, prendendo la capacità di imaging sensibile del telescopio, aumentando la velocità dei dati e migliorando i nostri algoritmi per ottenere l'accesso a questi transitori su scala temporale di millisecondi, " ha detto. "Ci siamo davvero impegnati per catturare questo flusso di dati di terabyte all'ora in modo affidabile e impostare una piattaforma in tempo reale per estrarre questi debolissimi lampi veloci da quel flusso di dati enorme".

Il primo burst è stato trovato nei dati poche ore dopo essere stato registrato il 23 agosto, Legge detto.

"Abbiamo osservato per circa 40 ore all'inizio dell'anno scorso e non abbiamo visto nulla, " ha detto. "Poi abbiamo iniziato una nuova campagna nell'autunno del 2016, e nella nostra prima osservazione ne abbiamo visto uno. Poi abbiamo osservato per altre 40 ore circa e abbiamo visto altre otto esplosioni. Quindi questa cosa si è accesa all'improvviso".

Law spera di passare presto a 64 GPU dedicate e più potenti - unità di elaborazione grafica - in modo che sia possibile l'analisi in tempo reale.

Mentre Law ha la sua ipotesi preferita sull'origine dei lampi radio veloci - una magnetar circondata da materiale espulso da un'esplosione di supernova o da materiale espulso da una pulsar risultante - ci sono altre possibilità. Un'alternativa è il nucleo attivo della galassia, con emissione radio proveniente da getti di materiale emessi dalla regione che circonda un buco nero supermassiccio. La fonte del lampo radio veloce si trova entro 100 anni luce dalle continue emissioni radio dal nucleo della galassia, suggerendo che sono uguali o fisicamente associati l'uno all'altro.

"Trovare la galassia ospite di questo FRB, e la sua distanza, è un grande passo avanti, ma abbiamo ancora molto da fare prima di capire appieno cosa sono queste cose, "Ha detto Chatterjee.

Altri membri del team sono l'Osservatorio Nazionale di Radioastronomia, una struttura della National Science Foundation gestita in base a un accordo di cooperazione da università associate, Inc.; Università della Virginia Occidentale; McGill University di Montreal, Canada; e l'Istituto olandese di radioastronomia.