UNA GALASSIA A 6 MILIARDI DI ANNI LUCE

Ecco il “luogo di nascita” di un lampo radio

Individuato per la prima volta da un gruppo internazionale di astronomi, tra cui Marta Burgay, Delphine Perrodin e Andrea Possenti dell’INAF di Cagliari, il luogo d’origine di un lampo radio: una categoria di enigmatici segnali radio, della durata di appena qualche millisecondo, che appaiono senza preavviso nel cielo. Il risultato su Nature

Il Sardinia Radio Telescope (Crediti: Gianni Alvito)

Il Sardinia Radio Telescope (Crediti: Gianni Alvito)

Un gruppo internazionale di astronomi, tra cui Marta Burgay, Delphine Perrodin e Andrea Possenti dell’INAF, ha individuato per la prima volta il luogo d’origine di un lampo radio (Fast Radio Burst, FRB), una categoria di enigmatici segnali radio, della durata di appena qualche millisecondo, che appaiono senza preavviso nel cielo. Il risultato è stato ottenuto grazie alle osservazioni condotte con telescopi ottici e radiotelescopi e ha permesso di confermare l’attuale modello cosmologico che descrive la distribuzione della materia nell’universo.

Tutto inizia il 18 aprile 2015, quando il tipico segnale di un FRB viene rilevato a Parkes (in Australia), dal radiotelescopio da 64 m del Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO). «Nel giro di poche ore è stato diramato un allerta internazionale – spiega Evan Keane, Project Scientist presso la Square Kilometre Array Organisation, primo autore dell’articolo che descrive la scoperta, pubblicato sull’ultimo numero della rivista Nature – e vari telescopi in tutto il mondo sono stati coinvolti nella ricerca del “seguito” di quel segnale».

Fra gli strumenti coinvolti c’è stato anche il Sardinia Radio Telescope (SRT) dell’INAF. «Nell’aprile 2015, SRT non era ancora operativo al 100% come è oggi. Grazie al grande lavoro dell’equipe INAF di validazione scientifica del radiotelescopio, SRT ha però potuto prendere parte con prontezza alla campagna internazionale», spiega Burgay. «Le osservazioni di SRT, combinate con quelle degli altri radiotelescopi a disco singolo, hanno permesso di escludere che questo FRB sia associato a un fenomeno cosmico ripetitivo».

La velocità della risposta di scienziati e telescopi nell’individuare il lampo radio ha permesso di puntare rapidamente anche le sei parabole da 22 metri che compongono l’Australian Telescope Compact Array (ATCA) e rilevare così un segnale radio che, pur affievolendosi progressivamente, è stato registrato per circa 6 giorni. Grazie a queste informazioni i ricercatori sono riusciti a individuare la posizione del FRB con una precisione circa 1000 volte migliore rispetto agli eventi precedenti.

Nel pannello di sinistra è indicato il campo di vista del radiotelescopio di Parkes in Australia. Sulla destra è riportata una sequenza di due ingrandimenti successivi della zona da dove si è originato il lampo radio captato il 18 aprile 2015. Il riquadro in fondo a destra mostra l'immagine ottenuta dal telescopio Subaru della galassia dove si è originato il lampo radio. Le ellissi in color celeste indicano le regioni dove il radiotelescopio ATCA ha captato per 6 giorni il segnale radio che ha seguito il lampo iniziale. Crediti: D. Kaplan (UWM), E. F. Keane (SKAO)

Nel pannello di sinistra è indicato il campo di vista del radiotelescopio di Parkes in Australia. Sulla destra è riportata una sequenza di due ingrandimenti successivi della zona da dove si è originato il lampo radio captato il 18 aprile 2015. Il riquadro in fondo a destra mostra l’immagine ottenuta dal telescopio Subaru della galassia dove si è originato il lampo radio. Le ellissi in color celeste indicano le regioni dove il radiotelescopio ATCA ha captato per 6 giorni il segnale radio che ha seguito il lampo iniziale.
Crediti: D. Kaplan (UWM), E. F. Keane (SKAO)

Per raccogliere indizi ulteriori era necessario esaminare quale tipo di corpi celesti fossero presenti in quella posizione del cielo. Il telescopio Subaru dell’Osservatorio Nazionale del Giappone (NAOJ), sulle isole Hawaii, è stato dunque puntato nella direzione sospetta dove ha identificato una remota galassia ellittica, distante circa 6 miliardi di anni luce da noi. «A 8 anni dalla identificazione del primo lampo radio – dice Possenti – è stato finalmente possibile stabilire il luogo di nascita di uno di questi eventi. Grazie a ciò, l’identikit dei possibili “genitori” può essere circoscritto a eventi catastrofici, altamente energetici e non ripetitivi».

I lampi radio sono registrati prima alle frequenze di osservazione più elevate e solo in seguito a quelle inferiori: tale fenomeno, noto come dispersione, è legato alla quantità di materia ordinaria che il segnale ha attraversato prima di giungere fino a noi. Per il lampo radio del 18 aprile 2015 i ricercatori hanno avuto simultaneamente a disposizione una misura della massa totale attraversata e della distanza percorsa dal lampo. Informazioni che, combinate, hanno permesso di “pesare” la materia ordinaria presente nell’Universo.

L'immagine mostra l'incremento del ritardo nell'arrivo del segnale del lampo radio registrato il 18 aprile 2015 in funzione della frequenza. Questo ritardo è legato alla quantità di materia ordinaria che il segnale ha attraversato prima di giungere fino a noi. Crediti: E. F. Keane (SKAO)

L’immagine mostra l’incremento del ritardo del lampo radio registrato il 18 aprile 2015 in funzione della frequenza. Questo ritardo è legato alla quantità di materia ordinaria che il segnale ha attraversato prima di giungere fino a noi. Crediti: E. F. Keane (SKAO)

Oggi i modelli teorici predicono che l’universo sia composto per il 70% di energia oscura, per il 25% di materia oscura e per il 5% di materia ordinaria, quella di cui facciamo esperienza quotidiana. Tuttavia gli astronomi, pur facendo la lista di tutta la materia ordinaria che osserviamo nelle stelle, nelle galassie e nelle vaste regioni permeate di idrogeno diffuso, erano riusciti finora a identificare solo circa la metà della materia ordinaria attesa: il resto non poteva essere visto direttamente, ed è stato dunque denominato come “materia mancante”.

«La buona notizia è che le nostre osservazioni sono in accordo col modello teorico: abbiamo trovato la materia mancante» spiega Keane. «È la prima volta che un lampo radio viene utilizzato per condurre una misura cosmologica». «La conferma – aggiunge Possenti – che almeno una frazione di FRB proviene da distanze lontanissime certifica l’apertura di una nuova era nella cosmologia osservativa, in cui gli FRB potranno giocare un ruolo complementare a quello di altri indicatori cosmologici, come le supernovae».

Nel futuro, lo Square Kilometre Array (SKA), il grande radiotelescopio che verrà costruito in Sud Africa e in Australia, con la sua elevatissima sensibilità, risoluzione e ampio campo visivo, sarà in grado di rilevare centinaia di FRB e di individuare le galassie ospiti. Con un campione molto più ampio di questi eventi, gli astronomi potranno condurre misure assai più precise di quelle attuali dei parametri cosmologici e della distribuzione della materia nell’Universo, e ottenere così una accurata comprensione anche delle proprietà dell’energia oscura.

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