Credito:CC0 di pubblico dominio
Il fast radio burst (FRB) 190520 scoperto di recente mostra un comportamento unico rispetto ad altri FRB scoperti finora. Questa esplosione cosmica deviante è stata osservata da un team internazionale, co-guidato da ricercatori della West Virginia University e del Center for Gravitational Waves and Cosmology. Proprio quando pensi di aver compreso lo schema, arriva uno strano valore anomalo e ti costringe a rivalutare tutto ciò che conosci.
La professoressa Sarah Burke-Spolaor insieme all'assistente laureato Kshitij Aggarwal, entrambi del Dipartimento di Fisica e Astronomia della WVU e del Center for Gravitational Waves and Cosmology, hanno pubblicato le loro scoperte su Nature . Nel documento, descrivono l'osservazione del comportamento unico del burst radio veloce chiamato FRB 190520.
Inoltre, gli studenti laureati della West Virginia University Jessica Sydnor e Reshma Thomas hanno entrambi svolto un ruolo fondamentale nella scoperta.
Thomas ha lavorato a stretto contatto con Burke-Spolaor per ottenere dati di follow-up sull'FRB per comprendere meglio alcune delle proprietà interessanti trovate dalla scoperta iniziale. Snyder ha aiutato Burke-Spolaor nell'imaging e nell'interpretazione delle immagini per eseguire il controllo incrociato dei risultati visti dai collaboratori di FAST.
Quello dispari
Gli FRB sono impulsi radio transitori causati da sorgenti astrofisiche situate ben oltre la nostra galassia, la Via Lattea. Sebbene le origini di questi bagliori luminosi extragalattici della durata di millisecondi non siano ancora completamente comprese, i ricercatori si stanno avvicinando al mistero con ogni nuova scoperta. Questo FRB, FRB 190520, si è rivelato abbastanza unico da essere considerato un valore anomalo tra tutti gli FRB conosciuti. In primo luogo, è stato classificato come un ripetitore. Un ripetitore è un FRB che ripete i suoi impulsi in modo casuale. In genere, gli FRB sono imprevedibili, ma i ripetitori sono più affidabili ma sono anche rari. Con i comportamenti ripetuti, i ricercatori possono concentrarsi e osservare meglio i dati con relativa precisione e mappare le esplosioni ripetute che aiutano nelle osservazioni future. FRB 190520 è uno degli FRB a ripetizione più attivi mai osservati.
Inoltre, questo è solo il secondo FRB localizzato, su oltre 20 FRB localizzati, con una sorgente radio persistente ad esso associata. La localizzazione è quando una posizione di FRB viene individuata in un'area molto piccola nello spazio, collegando la FRB a una galassia ospite vicino a quella posizione. Le osservazioni della galassia ospite di FRB 190520 hanno mostrato che è molto più vicino del previsto. Nel complesso, si stava comportando in modo molto diverso rispetto ad altri FRB, suscitando più domande da parte del team. Perché questo era diverso? Cosa lo faceva comportare diversamente? Il comportamento è dovuto all'effettivo FRB stesso o alla sua galassia ospite? Questa galassia ospite potrebbe fornire agli astronomi più indizi che potrebbero riempire più pezzi del puzzle cosmologico?
Cominciamo a capire come si è svolta la scoperta.
Il primo FRB è stato scoperto nel 2007 dal professor Duncan Lorimer della West Virginia University, dalla professoressa Maura McLaughlin e da uno studente universitario che lavorava con Lorimer, D. Narkevic, durante l'analisi dei dati d'archivio registrati dal Parkes Observatory. Questa raffica era originariamente soprannominata Lorimer Burst. Questa scoperta ha aperto le porte a un intero campo di studio sugli FRB. FRB 190520 è stato scoperto da ricercatori utilizzando il FAST (Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope) nel 2019. Nel 2020, un team di ricercatori ha osservato FRB 190520 utilizzando l'osservatorio VLA (Karl G. Jansky Very Large Array) e ha trovato caratteristiche notevoli , davvero unico per questo particolare FRB.
Dopo 14 anni, FRB 190520 suscita una serie di nuove domande.
Come fai a sapere la posizione di un FRB?
Proprio come l'effetto Doppler, gli astronomi usano quello che viene chiamato redshift, o la lunghezza d'onda della luce che viene allungata mentre le onde sonore si muovono nello spazio. Proprio come il suono che fa un'ambulanza; cambia e aumenta di tono mentre si muove verso di te e poi diminuisce di tono mentre si allontana da te. Le onde luminose si muovono in modo simile. La luce si sposta verso il lato rosso dello spettro per gli oggetti che sono lontani e che si allontanano da noi e consente agli astronomi di misurare e calcolare la velocità di una galassia rispetto alla Terra.
Combinando tutto ciò che sapevano sull'FRB, il team ha utilizzato il sistema di osservazione Realfast presso il VLA per osservare e raccogliere dati in cui hanno rilevato una sorgente radio persistente (PRS) situata in coincidenza con FRB 190520. Utilizzando la posizione dell'FRB con realfast, il team ha cercato per la galassia ospite e ha identificato la galassia ospite, una galassia nana, a una distanza di ~0,2. Il team non è sicuro se il PRS sia correlato all'FRB o a qualcosa di simile all'FRB nel suo ambiente. Esistono molte teorie su entrambi gli scenari. Questo è l'inizio di una migliore comprensione dei ripetitori che sono anche co-localizzati.
Calcoli del viaggio utilizzando la misura della dispersione
Il plasma che occupa lo spazio "vuoto" tra stelle e galassie fa effettivamente rallentare la luce e questo effetto diventa più estremo a frequenze radio più basse. Ciò fa sì che i segnali ad alta frequenza radio arrivino per primi e i segnali a bassa frequenza radio arrivino più tardi, facendo sì che gli FRB dimostrino un "fischio" discendente nei dati. La durata di quel tono discendente può essere utilizzata per calcolare la quantità di gas e di materia che ha attraversato, dando loro un'idea di quanto lontano ha avuto origine. La misura di dispersione (DM) ci fornisce molte informazioni sul nostro universo perché ci parla della distribuzione degli elettroni nello spazio. Mentre gli impulsi di un FRB lontano si muovono attraverso la materia, come il gas e il plasma all'interno dell'universo, i suoni degli impulsi rimbalzano dagli elettroni all'interno del mezzo intergalattico (al di fuori della nostra galassia) causando cambiamenti nell'impulso. Gli astronomi possono calcolare la dispersione all'interno della Via Lattea, la nostra Galassia. Al di là della Via Lattea, la dispersione nel mezzo intergalattico è sconosciuta, quindi i ricercatori devono riempire gli spazi vuoti con stime calcolate. Potrebbe esserci molta materia nascosta all'interno del mezzo intergalattico; un altro puzzle per un altro giorno.
DM di FRB 190520
Durante il calcolo della sua misura di dispersione, il team ha scoperto che era molto grande. La misura della dispersione (DM) viene utilizzata per stimare quanto potrebbe essere lontano l'FRB e, basandosi solo sul DM, avrebbe dovuto essere molto lontano, ma combinato con il redshift non era affatto lontano; proprio il contrario. Era molto vicino. Sulla base delle osservazioni esistenti che utilizzano la relazione spostamento verso il rosso/DM, le caratteristiche di questo FRB si sono rivelate estremamente uniche, persino un valore anomalo. Questo calcolo rivoluzionario ora mette alla prova le relazioni DM-redshift che vengono abitualmente utilizzate nell'analisi FRB per determinare le distanze dagli FRB.
Il valore anomalo
FRB 190520 ha dovuto dimostrare ancora una volta la sua unicità. Il suo DM era molto grande, che viene generalmente utilizzato per stimare fino a che punto potrebbe essere localizzato l'FRB. Basandoci solo sul DM, sarebbe dovuto essere molto lontano, ma il redshift ha dimostrato il contrario. In realtà era molto vicino alla Terra.
Se tutti gli FRB si comportano allo stesso modo, possiamo usarli come punto medio. Ma se abbiamo FRB devianti, come FRB 190520, le medie non sono presentate in modo uniforme. In altre parole, potrebbe far sì che la media nota sia più ampia a causa degli ovvi valori anomali nel mix.
Secondo Aggarwal, FRB 190520 potrebbe gettare fuori dalla finestra stime e ipotesi iniziali.
FRB 190520 si sta rivelando un portale di continue incognite. Questo valore anomalo e la sua galassia ospite hanno ora aperto più domande sul mondo cosmico degli FRB, intrigando i ricercatori con maggiore curiosità scientifica. I ricercatori hanno utilizzato questi FRB per trarre conclusioni importanti su altre aree di ricerca relative all'universo, come la sua evoluzione. "Se si contano tutte le stelle, i gas e altre cose luminose che possiamo vedere, sulla base di osservazioni cosmologiche, dovrebbe esserci più materia mancante considerata, ma non abbiamo completamente quelle misurazioni dirette", spiega Burke Spolaor. Gli FRB possono sondare lo spazio tra le galassie, aiutando a riempire quei dettagli sconosciuti sul mezzo intergalattico, inclusa la materia nascosta.
Qualcosa sta succedendo con FRB 190520 e vogliamo saperne di più! La galassia ospite, o l'ambiente intorno a questo FRB, ha qualcosa di unico in corso, che potrebbe contribuire a una dispersione così elevata. La localizzazione è la chiave per comprendere meglio i valori anomali come FRB 190520, individuando l'FRB nella sua galassia madre e stimandone la distanza esatta.
Con ogni scoperta, il puzzle diventa più complesso, offrendo più risposte a domande relative all'evoluzione dell'universo e oltre.
Sebbene attualmente sia un'anomalia, è del tutto possibile che tra cinque o dieci anni possa essere considerata normale poiché vengono scoperti maggiori dettagli sulla ripetizione di FRB, come FRB 190520. + Esplora ulteriormente
