Concezione artistica di una stella di neutroni con un campo magnetico ultra forte, chiamato magnetar, che emette onde radio (rosso). Le magnetar sono un candidato leader per ciò che genera Fast Radio Bursts. Credito:Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF
Gli astronomi hanno trovato solo il secondo esempio di una raffica radio veloce (FRB) altamente attiva e ripetitiva con una sorgente compatta di emissioni radio più deboli ma persistenti tra le esplosioni. La scoperta solleva nuove domande sulla natura di questi oggetti misteriosi e anche sulla loro utilità come strumenti per studiare la natura dello spazio intergalattico. Gli scienziati hanno utilizzato il Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) della National Science Foundation e altri telescopi per studiare l'oggetto, scoperto per la prima volta nel 2019.
L'oggetto, chiamato FRB 190520, è stato trovato dal telescopio radio sferico ad apertura di cinquecento metri (FAST) in Cina. Un'esplosione dell'oggetto si è verificata il 20 maggio 2019 ed è stata trovata nei dati di quel telescopio nel novembre dello stesso anno. Le osservazioni di follow-up con FAST hanno mostrato che, a differenza di molti altri FRB, emette frequenti e ripetute raffiche di onde radio.
Le osservazioni con il VLA nel 2020 hanno individuato la posizione dell'oggetto e ciò ha consentito alle osservazioni in luce visibile con il telescopio Subaru alle Hawaii di mostrare che si trova alla periferia di una galassia nana a quasi 3 miliardi di anni luce dalla Terra. Le osservazioni VLA hanno anche scoperto che l'oggetto emette costantemente onde radio più deboli tra un'esplosione e l'altra.
"Queste caratteristiche fanno sì che questo assomigli molto al primo FRB la cui posizione è stata determinata, anche dal VLA, nel 2016", ha affermato Casey Law, del Caltech. Questo sviluppo è stato un importante passo avanti, fornendo le prime informazioni sull'ambiente e sulla distanza di un FRB. Tuttavia, la sua combinazione di lampi ripetuti ed emissione radio persistente tra i burst, provenienti da una regione compatta, ha impostato l'oggetto del 2016, chiamato FRB 121102, distinto da tutti gli altri FRB conosciuti, fino ad ora.
"Ora ne abbiamo due come questo, e questo solleva alcune domande importanti", ha detto Law. Law fa parte di un team internazionale di astronomi che riporta le proprie scoperte sulla rivista Nature .
Le differenze tra FRB 190520 e FRB 121102 e tutti gli altri rafforzano una possibilità suggerita in precedenza che potrebbero esserci due diversi tipi di FRB.
"Quelli che si ripetono sono diversi da quelli che non lo fanno? E l'emissione radio persistente, è comune?" ha affermato Kshitij Aggarwal, uno studente laureato presso la West Virginia University (WVU).
Gli astronomi suggeriscono che potrebbero esserci due diversi meccanismi che producono FRB o che gli oggetti che li producono potrebbero agire in modo diverso in diversi stadi della loro evoluzione. I principali candidati per le sorgenti di FRB sono le stelle di neutroni super dense rimaste dopo l'esplosione di una stella massiccia come supernova, o le stelle di neutroni con campi magnetici ultra forti, chiamate magnetar.
Una caratteristica di FRB 190520 mette in discussione l'utilità degli FRB come strumenti per studiare il materiale tra loro e la Terra. Gli astronomi spesso analizzano gli effetti del materiale intermedio sulle onde radio emesse da oggetti distanti per conoscere quel tenue materiale stesso. Uno di questi effetti si verifica quando le onde radio passano attraverso lo spazio che contiene elettroni liberi. In tal caso, le onde a frequenza più alta viaggiano più rapidamente delle onde a frequenza più bassa.
Questo effetto, chiamato dispersione, può essere misurato per determinare la densità degli elettroni nello spazio tra l'oggetto e la Terra, oppure, se la densità elettronica è nota o presunta, fornire una stima approssimativa della distanza dall'oggetto. L'effetto viene spesso utilizzato per effettuare stime della distanza rispetto alle pulsar.
Ciò non ha funzionato per FRB 190520. Una misurazione indipendente della distanza basata sullo spostamento Doppler della luce della galassia causato dall'espansione dell'Universo ha posizionato la galassia a quasi 3 miliardi di anni luce dalla Terra. Tuttavia, il segnale dell'esplosione mostra una quantità di dispersione che normalmente indicherebbe una distanza compresa tra circa 8 e 9,5 miliardi di anni luce.
"Ciò significa che c'è molto materiale vicino all'FRB che confonderebbe qualsiasi tentativo di usarlo per misurare il gas tra le galassie", ha detto Aggarwal. "Se è il caso di altri, allora non possiamo contare sull'utilizzo degli FRB come parametri cosmici", ha aggiunto.
Gli astronomi hanno ipotizzato che FRB 190520 potrebbe essere un "neonato", ancora circondato da materiale denso espulso dall'esplosione della supernova che ha lasciato la stella di neutroni. Man mano che quel materiale alla fine si disperde, anche la dispersione dei segnali di scoppio diminuirebbe. Nello scenario "neonato", hanno affermato, le esplosioni ripetute potrebbero anche essere una caratteristica degli FRB più giovani e diminuire con l'età.
"Il campo FRB si sta muovendo molto velocemente in questo momento e nuove scoperte escono mensilmente. Tuttavia, rimangono ancora grandi domande e questo oggetto ci sta fornendo indizi stimolanti su queste domande", ha affermato Sarah Burke-Spolaor, della WVU. + Esplora ulteriormente
