ESCLUSA L’IPOTESI DEI VENTI STELLARI PER UN FRB PERIODICO

Tutti i colori di un fast radio burst

Esclusa l’ipotesi della stella binaria all’origine di Frb 20180916b, un lampo radio veloce che si ripete a intervalli regolari. Usando i radiotelescopi Westerbork e Lofar, entrambi sviluppati dall’istituto olandese di radioastronomia Astron, è stato possibile compiere osservazioni multibanda della sorgente. La rilevazione di emissioni radio a bassa frequenza fa pensare che possa esserci una magnetar all’origine dei lampi radio. Esclusa inoltre la possibilità che nubi di elettroni oscurino la componente a onde più lunghe. Lo studio è pubblicato su Nature

     31/08/2021
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Le antenne di Westerbork (a sinistra) hanno rilevato un breve lampo radio veloce periodico nelle onde radio “blu”, ad alta frequenza. In seguito, il telescopio Lofar (a destra) ha captato per la prima volta onde radio a bassa frequenza, nello spettro del “rosso”, emesse dalla stessa sorgente. Questo comportamento cromatico dimostra che i burst non sono periodicamente oscurati dai venti di stelle binarie. Crediti: Joeri van Leeuwen

Gli Frb, dall’inglese fast radio burst, sono lampi di onde radio che durano pochi millesimi di secondi. Sono luminosissimi, ma la loro radiazione elettromagnetica non è visibile a occhio nudo: lo spettro da noi percepito, infatti, si estende dalla luce blu, a lunghezza d’onda minore, a quella rossa, di lunghezza d’onda maggiore. Oltre il blu c’è la luce ultravioletta, a noi invisibile, così come non possiamo vedere la “luce” al di sotto del rosso: l’infrarosso, le microonde e le onde radio, molto più lunghe delle onde della luce visibile. Per convenzione, anche per distinguere fra onde radio più o meno lunghe si può ricorrere ai colori: avremo dunque onde radio “rosse” e onde radio “blu”.

I fast radio burst, o lampi radio veloci, sono fenomeni difficili da studiare, anche perché la maggior parte di essi vengono rilevati una sola volta. Alcuni però si ripetono secondo precisi schemi temporali. Grazie ai dati combinati del Westerbork Synthesis Radio Telescope (sensibile alle onde radio “blu”, quelle più corte, attorno ai 21 centimetri) e del radiotelescopio europeo Lofar (sensibile invece alle onde radio “rosse”, attorno ai 3 metri), un team internazionale di astronomi, guidato dall’Università di Amsterdam, in collaborazione con l’Istituto olandese di radioastronomia Astron, ha studiato un lampo radio veloce che si ripete ciclicamente: Frb 20180916b. L’osservazione è avvenuta simultaneamente nelle due lunghezze d’onda radio, quella “blu” e quella “rossa”, appunto. I risultati dello studio, pubblicati la settimana scorsa asu Nature, suggeriscono che le esplosioni – i burst –possano provenire da una stella di neutroni isolata e altamente magnetizzata.

Quando Frb 20180916b è stato scoperto, si pensava che i lampi potessero provenire da una coppia di stelle in orbita reciproca. Se così fosse, però, il vento stellare emesso dal sistema binario dovrebbe periodicamente bloccare, o quantomeno alterare, le raffiche radio. Per testare questa ipotesi, gli studiosi hanno dunque messo al lavoro la rete dei telescopi Westerbork e Lofar e hanno osservato la sorgente, rispettivamente, a lunghezze d’onda di 21 centimetri e di 3 metri. Entrambi i telescopi hanno registrato una sorta di “video radiofonici” con migliaia di fotogrammi al secondo, dunque ad altissima risoluzione temporale.

«Una volta analizzati i dati e confrontato i due “colori radio”, siamo rimasti molto sorpresi», dice Inés Pastor-Marazuela dell’Università di Amsterdam, ricercatrice ad Astron e prima autrice dello studio. «I modelli di vento binario prevedevano che i burst dovessero brillare solo nello spettro blu, o almeno molto più a lungo in esso. Ma abbiamo visto due giorni di esplosioni radio più blu, seguite da tre giorni di esplosioni radio più rosse. Al momento escludiamo dunque la possibilità dei modelli iniziali: deve esserci sotto qualcos’altro».

Questo “comportamento cromatico” esclude quindi che all’origine dei burst ci siano i venti stellari da sistemi binari. Non solo: i rilevamenti compiuti con Lofar di Frb 20180916b a lunghezze d’onda superiori a un metro, mai osservate prima, hanno permesso di escludere anche la teoria secondo cui la sorgente dei fast radio burst potesse essere circondata da dense nebbie di elettroni che oscurano l’emissione radio più rossa, quella a lunghezza d’onda più lunga. L’Frb si trova in un ambiente relativamente “pulito” e potrebbe provenire da una magnetar, una stella di neutroni con un fortissimo campo magnetico. «Una magnetar isolata, che ruota lentamente, spiega meglio il comportamento che abbiamo scoperto», conclude infatti Pastor-Marazuela.

Per saperne di più:

  • Leggi su Nature l’articolo “Chromatic periodic activity down to 120 MHz in a Fast Radio Burst”, di Inés Pastor-Marazuela, Liam Connor, Joeri van Leeuwen, Yogesh Maan, Sander ter Veen, Anna Bilous, Leon Oostrum, Emily Petroff, Samayra Straal, Dany Vohl, Jisk Attema, Oliver M. Boersma, Eric Kooistra, Daniel van der Schuur, Alessio Sclocco, Roy Smits, Elizabeth A. K. Adams, Björn Adebahr, Willem J.G. de Blok, Arthur H. W. M. Coolen, Sieds Damstra, Helga Dénes, Kelley M. Hess, Thijs van der Hulst, Boudewijn Hut, V. Marianna Ivashina, Alexander Kutkin, G. Marcel Loose, Danielle M. Lucero, Ágnes Mika, Vanessa A. Moss, Henk Mulder, Menno J. Norden, Tom Oosterloo, Emanuela Orrú, Mark Ruiter e Stefan J. Wijnholds