Vedere un lampo radio veloce significa essere estremamente fortunati nel punto e nel momento in cui si punta la parabola radio. Lampi radio veloci, o FRB, sono lampi di luce stranamente luminosi, registrandosi nella banda radio dello spettro elettromagnetico, quella fiammata per pochi millisecondi prima di svanire senza lasciare traccia.

Questi brevi e misteriosi fari sono stati avvistati in varie e lontane parti dell'universo, così come nella nostra galassia. Le loro origini sono sconosciute, e il loro aspetto è imprevedibile. Dal momento che il primo è stato scoperto nel 2007, i radioastronomi hanno visto solo circa 140 esplosioni nei loro telescopi.

Ora, un grande radiotelescopio fisso nella Columbia Britannica ha quasi quadruplicato il numero di lampi radio veloci scoperti fino ad oggi. Il telescopio, conosciuto come CHIME, per l'esperimento canadese di mappatura dell'intensità dell'idrogeno, ha rilevato 535 nuovi lampi radio veloci durante il suo primo anno di attività, tra il 2018 e il 2019.

Scienziati con la collaborazione CHIME, compresi i ricercatori del MIT, hanno assemblato i nuovi segnali nel primo catalogo FRB del telescopio, che presenteranno questa settimana all'American Astronomical Society Meeting.

Il nuovo catalogo amplia notevolmente l'attuale libreria di FRB noti, e sta già fornendo indizi sulle loro proprietà. Ad esempio, le esplosioni appena scoperte sembrano ricadere in due classi distinte:quelle che si ripetono, e quelli che non lo fanno. Gli scienziati hanno identificato 18 sorgenti FRB che esplodono ripetutamente, mentre il resto sembra essere una tantum. Anche i ripetitori hanno un aspetto diverso, con ogni burst che dura un po' più a lungo ed emette frequenze radio più focalizzate rispetto ai burst da un singolo, FRB non ripetitivi.

Queste osservazioni suggeriscono fortemente che ripetitori e one-off derivano da meccanismi separati e fonti astrofisiche. Con più osservazioni, gli astronomi sperano presto di stabilire le origini estreme di questi segnali curiosamente luminosi.

"Prima di CHIME, c'erano meno di 100 FRB scoperti in totale; Ora, dopo un anno di osservazione, ne abbiamo scoperte altre centinaia, " dice Kaitlyn Shin, membro di CHIME, uno studente laureato presso il Dipartimento di Fisica del MIT. "Con tutte queste fonti, possiamo davvero iniziare a ottenere un'immagine di come appaiono gli FRB nel loro insieme, quale potrebbe essere l'astrofisica a guidare questi eventi, e come possono essere usati per studiare l'universo in futuro."

vedere i lampi

CHIME comprende quattro enormi antenne radio paraboliche, all'incirca le dimensioni e la forma degli half-pipe da snowboard, situato presso il Dominion Radio Astrophysical Observatory nella British Columbia, Canada. CHIME è un array stazionario, senza parti in movimento. Il telescopio riceve segnali radio ogni giorno da metà del cielo mentre la Terra ruota. Mentre la maggior parte della radioastronomia viene eseguita ruotando una grande parabola per focalizzare la luce da diverse parti del cielo, CHIME fissa, immobile, al cielo, e focalizza i segnali in ingresso utilizzando un correlatore, un potente processore di segnalazione digitale in grado di gestire enormi quantità di dati, ad una velocità di circa 7 terabit al secondo, equivalente a una piccola percentuale del traffico Internet mondiale.

"L'elaborazione del segnale digitale è ciò che rende CHIME in grado di ricostruire e "guardare" in migliaia di direzioni contemporaneamente, "dice Kiyoshi Masui, assistente professore di fisica al MIT, che guiderà la presentazione della conferenza del gruppo. "Questo è ciò che ci aiuta a rilevare gli FRB mille volte più spesso di un telescopio tradizionale".

Nel primo anno di attività, CHIME ha rilevato 535 nuovi lampi radio veloci. Quando gli scienziati hanno mappato le loro posizioni, hanno scoperto che le esplosioni erano distribuite uniformemente nello spazio, che sembra sorgere da ogni parte del cielo. Dagli FRB che CHIME è stato in grado di rilevare, gli scienziati hanno calcolato che i lampi radio veloci, abbastanza luminoso da essere visto da un telescopio come CHIME, si verificano ad una velocità di circa 9, 000 al giorno in tutto il cielo:la stima più precisa del tasso complessivo di FRB fino ad oggi.

"Questo è un po' la cosa bella di questo campo:gli FRB sono davvero difficili da vedere, ma non sono rari, "dice Masui, che è membro del Kavli Institute for Astrophysics and Space Research del MIT. "Se i tuoi occhi potessero vedere i flash della radio come puoi vedere i flash della fotocamera, li vedresti sempre se solo alzassi lo sguardo."

Mappare l'universo

Mentre le onde radio viaggiano nello spazio, qualsiasi gas interstellare, o plasma, lungo il percorso può distorcere o disperdere le proprietà e la traiettoria dell'onda. Il grado di dispersione di un'onda radio può fornire indizi su quanto gas è passato attraverso, e forse quanta distanza ha percorso dalla sua fonte. Per ciascuno dei 535 FRB rilevati da CHIME, Masui e i suoi colleghi ne misurarono la dispersione, e ha scoperto che la maggior parte delle esplosioni probabilmente proveniva da fonti lontane all'interno di galassie lontane. Il fatto che le esplosioni fossero abbastanza luminose da essere rilevate da CHIME suggerisce che debbano essere state prodotte da fonti estremamente energetiche. Poiché il telescopio rileva più FRB, gli scienziati sperano di stabilire esattamente che tipo di fenomeni esotici potrebbero generare tali ultraluminosi, segnali ultraveloci.

Gli scienziati prevedono anche di utilizzare le esplosioni, e le loro stime di dispersione, mappare la distribuzione del gas nell'universo.

"Ogni FRB ci fornisce alcune informazioni su quanto lontano si sono propagati e su quanto gas si sono propagati, "Shin dice. "Con un gran numero di FRB, possiamo sperare di capire come gas e materia sono distribuiti su scale molto grandi nell'universo. Così, accanto al mistero di cosa siano gli FRB stessi, c'è anche l'eccitante potenziale per gli FRB come potenti sonde cosmologiche in futuro".

I ricercatori annunceranno questi risultati durante la 238a riunione dell'AAS mercoledì, 9 giugno