Spazio: rilevati oltre 500 misteriosi lampi radio veloci, segnali ultraluminosi dalle origini sconosciute

Oltre 500 i fast radio burst (FRB, lampi radio veloci) rilevati tra il 2018 e il 2019 dal telescopio Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment

I lampi radio veloci, o FRB, “esplodono” per alcuni millisecondi prima di svanire senza lasciare traccia. Le loro origini sono sconosciute e il loro aspetto è imprevedibile. Nel decennio successivo alla loro scoperta nel 2007, erano stati osservati solo 140 FRB. Ora, grazie a un grande telescopio fisso nella Columbia Britannica nel 2018, il numero di nuovi FRB rilevati è quasi quadruplicato, per un totale di 535. Inoltre, il Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME/FRB), una collaborazione interuniversitaria guidata dall’Università McGill, ha messo insieme il primo catalogo CHIME/FRB, che sarà presentato all’American Astronomical Society Meeting.

CHIME è un esperimento unico in quanto osserva l’intero cielo settentrionale una volta al giorno. I segnali provenienti da oltre mille antenne vengono elaborati digitalmente in tempo reale per consentire misurazioni ad alta sensibilità su un’ampia gamma di frequenze. Sta già fornendo indizi sulle proprietà degli FRB. Ad esempio, possono esistere tipi distinti di eventi FRB, in base alla forma del burst e alla gamma di frequenze radio che comprende.

Diverse qualità astrofisiche alla base delle diverse classi di FRB?

Credit: Danielle Futselaar

Tra i 535 FRB nel nuovo catalogo CHIME/FRB, gli scienziati hanno identificato 18 sorgenti FRB che esplodono ripetutamente, mentre il resto sembra essere caratterizzato da un evento singolo. I primi hanno inoltre un aspetto diverso, con ogni burst che dura leggermente più a lungo ed emette frequenze radio più focalizzate rispetto ai burst di singoli FRB non ripetitivi.

In alcuni casi, sono necessarie migliaia di ore di osservazioni per rilevare un singolo burst da alcuni FRB, mentre altri si sono ripetuti nell’arco di decine di ore,” ha spiegato Pragya Chawla, dottoranda presso il Dipartimento di Fisica della McGill. “Il nostro campione attuale indica che ci sono differenze significative nelle proprietà di FRB che si ripetono e che non lo fanno, e studi futuri ci permetteranno di determinare se i due tipi di eventi sono generati da diversi fenomeni astrofisici“.

Gli FRB potrebbero essere distribuiti in tutto il cielo

Dagli FRB rilevati da CHIME, gli scienziati hanno calcolato che i lampi radio veloci e luminosi si verificano a una velocità di circa 800 al giorno: questa è la stima più precisa del tasso complessivo di FRB fino ad oggi. Quando hanno iniziato a mappare le posizioni degli FRB osservati tra il 2018-2019, i ricercatori hanno scoperto che i lampi erano distribuiti uniformemente nel cielo, suggerendo che la popolazione di FRB è diffusa in tutto l’Universo e non si trova semplicemente nella nostra galassia. Per ciascuno dei 535 FRB rilevati da CHIME, i ricercatori ne hanno misurato la dispersione e hanno scoperto che la maggior parte dei lampi 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. Con ulteriori osservazioni, gli astronomi sperano di individuare le origini estreme di questi segnali curiosamente luminosi.

Gli FRB trasportano anche informazioni sul mezzo attraverso cui viaggiano,” ha aggiunto Saurabh Singh, ricercatore presso il Dipartimento di Fisica della McGill. “Con il significativo aumento dei loro rilevamenti su una gamma di distanze da noi, offrono potenzialmente una misurazione indipendente della distribuzione della materia nell’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 ha attraversato e possibilmente su quanta distanza ha percorso dalla sua fonte. I ricercatori prevedono anche di utilizzare i burst e le loro stime di dispersione per mappare la distribuzione del gas nell’Universo.

Il rilevamento di FRB in futuro

Gli scienziati stanno solo iniziando ad esplorare il ricco mondo degli FRB grazie alle osservazioni di CHIME. “Disporre di un ampio campione di FRB apre innumerevoli possibilità. Ad esempio, ora siamo nell’era dell’utilizzo di FRB come sonde cosmologiche,” ha spiegato Alex Josephy, studente di dottorato in fisica alla McGill. “Possiamo iniziare a esaminare strutture su larga scala, ammassi di migliaia di galassie. Possiamo aiutare a mappare la distribuzione della materia oscura cosmica e studiare l’evoluzione della materia nel corso della storia del nostro Universo“.
Gli FRB nelle vicinanze, come alcuni di quelli descritti in questo catalogo CHIME/FRB, sono senza dubbio le migliori fonti per testare i modelli delle origini e delle proprietà degli FRB,” ha aggiunto Mohit Bhardwaj, studente di dottorato presso il Dipartimento di Fisica McGill. “Se vogliamo imparare di più sugli FRB, come se brillassero alla luce ottica o ai raggi X, gli FRB vicini sono le nostre migliori opzioni.”

Man mano che il telescopio rileva più FRB, gli scienziati sperano di definire più chiaramente e con esattezza quale tipo di fenomeni esotici potrebbe generare questi segnali ultraluminosi e ultraveloci.