L’ORIGINE PIÙ PROBABILE È UN AMMASSO GLOBULARE

Un fast radio burst senza magnetar

Per la prima volta, gli astronomi hanno scoperto un lampo radio veloce alla periferia di un'antica galassia ellittica priva di formazione stellare: una posizione assolutamente imprevista per un fenomeno precedentemente associato a galassie molto più giovani. Solo un altro lampo radio veloce era stato trovato così distante dal centro della galassia ospite, in un ammasso globulare di M81. I dettagli su ApJ Letters

     24/01/2025

Per la prima volta, gli astronomi hanno rilevato un lampo radio veloce (Frb, dall’inglese fast radio burst) alla periferia di un’antica galassia ellittica apparentemente morta: una posizione assolutamente imprevista per un fenomeno precedentemente associato a galassie molto più giovani. Illustrata in due studi complementari condotti dalla Northwestern University e dalla McGill University, la scoperta manda in frantumi l’ipotesi che i lampi radio veloci provengano esclusivamente da regioni di formazione stellare attiva. Le nuove prove osservative suggeriscono che le origini di questi misteriosi eventi cosmici potrebbero essere diverse da quanto si riteneva in precedenza. Entrambi gli studi sono stati pubblicati martedì sulla rivista Astrophysical Journal Letters.

Gli astronomi hanno rilevato Frb 20240209A nel febbraio 2024 con il Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (Chime). Crediti: Chime, Andre Renard, Dunlap Institute for Astronomy & Astrophysics, University of Toronto

«La teoria prevalente è che gli Frb provengano da magnetar formate da supernove a collasso del nucleo», spiega Tarraneh Eftekhari della Northwestern, che ha guidato uno degli studi ed è coautrice dell’altro. «Non sembra essere questo il caso. Mentre le stelle giovani e massicce terminano la loro vita come supernove a collasso del nucleo, non vediamo alcuna prova di stelle giovani in questa galassia. Grazie a questa nuova scoperta, si sta delineando un quadro che mostra che non tutti gli Frb provengono da stelle giovani. Forse c’è una sottopopolazione di Frb associata a sistemi più vecchi».

Gli astronomi hanno rilevato per la prima volta questo Frb, denominato Frb 20240209A, nel febbraio 2024 con il Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (Chime). Gli Frb, che si accendono e scompaiono nel giro di pochi millisecondi, sono brevi e potenti esplosioni radio che generano più energia in una sola rapida esplosione di quanta ne emetta il Sole in un anno intero. In particolare, questo evento si è ripetuto più di una volta. Tra l’esplosione iniziale di febbraio e il mese di luglio 2024, la stessa sorgente ha prodotto altri 21 impulsi, sei dei quali sono stati rilevati anche da un telescopio situato a 60 chilometri di distanza dalla stazione principale di Chime. Gli outrigger, versioni più piccole di Chime, consentono agli astronomi di circoscrivere con precisione le posizioni specifiche degli Frb nel cielo, facendo una triangolazione.

Dopo aver individuato la posizione del lampo radio, Eftekhari e i suoi collaboratori si sono affrettati a utilizzare i telescopi degli osservatori W.M. Keck e Gemini per esplorare l’ambiente circostante l’evento. Sorprendentemente, invece di trovare una galassia giovane, hanno visto che il lampo radio ha avuto origine ai margini di una galassia di 11,3 miliardi di anni, situata a soli 2 miliardi di anni luce dalla Terra, estremamente luminosa e incredibilmente massiccia: 100 miliardi di volte la massa del Sole. «Sembra essere la galassia ospite di un Frb finora più massiccia», riferisce Eftekhari. «È tra le galassie più massicce in circolazione».

Ma mentre la maggior parte degli Frb si origina all’interno delle galassie, il team ha rilevato Frb 20240209A in periferia, a 130mila anni luce dal centro della galassia, dove esistono poche altre stelle. «Tra la popolazione di Frb, questo è il più lontano dal centro della galassia ospite», dichiara Vishwangi Shah. «Questo è sorprendente ed emozionante, perché ci si aspetta che gli Frb abbiano origine all’interno delle galassie, spesso in regioni di formazione stellare. La localizzazione di questo Frb così lontano dalla sua galassia ospite solleva domande su come eventi così energetici possano verificarsi in regioni in cui non si stanno formando nuove stelle».

Prima di questa scoperta, gli astronomi avevano rintracciato solo un altro Frb ai margini esterni di una galassia. Nel 2022, infatti, un team internazionale di astronomi ha rilevato un Frb proveniente da un ammasso globulare ai margini di Messier 81 (M81), una galassia a spirale a circa 12 milioni di anni luce dalla Terra. Certo, il lampo radio in questo caso era associato a una galassia viva, non a una vecchia ellittica in cui la formazione stellare è cessata miliardi di anni fa.

La posizione del fast radio burst, indicata dai contorni ovali, è alla periferia di una galassia ellittica massiccia, l’ovale giallo a destra. Crediti: Gemini Observatory

Dei circa 100 Frb finora individuati, di cui si conosce la galassia ospite, la maggior parte ha probabilmente avuto origine da magnetar, che si formano attraverso supernove a collasso del nucleo. Gli astrofisici ritengono che l’origine di Frb 20240209A, tuttavia, potrebbe essere simile a quella dell’Frb trovato in M81. In particolare, lo studio guidato da McGill discute la probabilità che il nuovo Frb abbia avuto origine all’interno di un denso ammasso globulare, come in M81. Tali ammassi sono siti promettenti per le magnetar che potrebbero essersi formate attraverso altri meccanismi e associate a stelle più vecchie, tra cui la fusione di due stelle di neutroni o il collasso di una nana bianca sotto la propria gravità.

«Un’origine da ammasso globulare per questo Frb ripetuto è lo scenario più probabile per spiegare perché questo Frb si trova al di fuori della sua galassia ospite», dice Shah. «Non sappiamo con certezza se nella posizione dell’Frb sia presente un ammasso globulare e abbiamo presentato una proposta per utilizzare il James Webb Space Telescope per osservazioni di follow-up della posizione dell’Frb. In caso affermativo, sarebbe il secondo Frb noto a risiedere in un ammasso globulare. In caso contrario, dovremmo considerare scenari esotici alternativi per l’origine dell’Frb».

«È chiaro che c’è ancora molto spazio per le scoperte quando si tratta di Frb», conclude Eftekhari, «e che i loro ambienti potrebbero contenere la chiave per svelare i loro segreti».

Per saperne di più:

  • Leggi su The Astrophysical Journal Letters l’articolo “The massive and quiescent elliptical host galaxy of the repeating fast radio burst FRB 20240209A” di T. Eftekhari25, Y. Dong (董雨欣), W. Fong, V. Shah, S. Simha, B. C. Andersen, S. Andrew, M. Bhardwaj, T. Cassanelli, S. Chatterjee, D. A. Coulter, E. Fonseca, B. M. Gaensler, A. C. Gordon, J. W. T. Hessels, A. L. Ibik, R. C. Joseph, L. A. Kahinga, V. Kaspi, B. Kharel, C. D. Kilpatrick, A. E. Lanman, M. Lazda, C. Leung25, C. Liu, L. Mas-Ribas, K. W. Masui, R. Mckinven, J. Mena-Parra, A. A. Miller, K. Nimmo, A. Pandhi, S. S. Patil, A. B. Pearlman26, Z. Pleunis, J. X. Prochaska, M. Rafiei-Ravandi, M. Sammons, P. Scholz, K. Shin, K. Smith, and I. Stairs
  • Leggi su The Astrophysical Journal Letters l’articolo “A Repeating Fast Radio Burst Source in the Outskirts of a Quiescent Galaxy” di Vishwangi Shah, Kaitlyn Shin, Calvin Leung27, Wen-fai Fong, Tarraneh Eftekhari27, Mandana Amiri, Bridget C. Andersen, Shion Andrew, Mohit Bhardwaj, Charanjot Brar, Tomas Cassanelli, Shami Chatterjee, Alice Curtin, Matt Dobbs, Yuxin Dong (董雨欣), Fengqiu Adam Dong, Emmanuel Fonseca, B. M. Gaensler, Mark Halpern, Jason W. T. Hessels, Adaeze L. Ibik, Naman Jain, Ronniy C. Joseph, Jane Kaczmarek, Lordrick A. Kahinga, Victoria M. Kaspi, Bikash Kharel, Tom Landecker, Adam E. Lanman, Mattias Lazda, Robert Main, Lluis Mas-Ribas, Kiyoshi W. Masui, Ryan Mckinven, Juan Mena-Parra, Bradley W. Meyers, Daniele Michilli, Kenzie Nimmo, Ayush Pandhi, Swarali Shivraj Patil, Aaron B. Pearlman28, Ziggy Pleunis, J. Xavier Prochaska, Masoud Rafiei-Ravandi, Mawson Sammons, Ketan R. Sand, Paul Scholz, Kendrick Smith, and Ingrid Stairs