I Fast Radio Burst (Frb) sono impulsi radio brevissimi, ma estremamente energetici, provenienti da galassie lontane. Ad oggi gli astronomi ne hanno rilevati migliaia. La stragrande maggioranza di questi segnali si manifesta come eventi singoli e sporadici. Una frazione molto più ridotta mostra invece un comportamento ripetitivo, con emissioni periodiche osservate su scale temporali che vanno da pochi secondi ad anni.
Illustrazione artistica di un lampo radio veloce proveniente da una sorgente extragalattica. Crediti: Daniëlle Futselaar/Astron
All’interno di quest’ultima popolazione di Frb, un numero ancora più esiguo – ad oggi solo quattro: Frb 20121102A, Frb 20190520B, Frb 20201124A e Frb 20240114A – mostra un’ulteriore caratteristica distintiva: provengono dalla stessa regione di spazio in cui si trova una sorgente capace di emettere onde radio in modo continuo anche per anni. Fast radio burst associati a sorgenti radio persistenti (Persistent Radio Source-associated Fast radio burst, Frb-psr associated), è così che li chiamano gli astronomi.
Un recente studio suggerisce che Frb 20190417A, un fast radio burst scoperto nel 2019 dalla collaborazione Chime/Frb, possa essere un altro componente di questo club esclusivo. Fino ad oggi, tuttavia, la sua colocalizzazione con la sorgente radio persistente non era ancora stata confermata.
Ora, un team di ricerca guidato dall’Università di Amsterdam, che comprende, tra gli altri, ricercatori dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (Inaf) – tra cui Salvatore Buttaccio (Inaf Catania), Alessandro Corongiu (Inaf Cagliari), Marcello Giroletti (Inaf Bologna) e Matteo Trudu (Inaf Cagliari) – è riuscito a confermare in modo inequivocabile questa associazione. Utilizzando i segnali radio raccolti da una rete di radiotelescopi distribuiti a livello globale, gli astronomi hanno localizzato Frb 20190417A con una precisione senza precedenti, dimostrando che il segnale ha origine proprio nel cuore di una sorgente radio persistente. Lo studio è stato pubblicato su The Astrophysical Journal Letters.
Per arrivare a questo risultato, il team di ricerca ha utilizzato l’European Vlbi Network (Evn), una schiera di antenne radio sparse tra Europa, Asia e Sud Africa che, attraverso la tecnica dell’interferometria a lunghissima base (Vlbi), scrutano il cielo come se fossero un unico radio telescopio grande quanto la Terra. Le osservazioni sono state condotte tra il 5 ottobre 2021 e il 26 agosto 2022 nell’ambito del programma Pinpointing Repeating Chime Sources with Evn dishes (Precise), per un totale di 25 sessioni osservative. I dati grezzi raccolti dalle singole stazioni, incluse le antenne dei radio telescopi di Noto (Siracusa) e di Medicina (Bologna) gestiti dall’Inaf, sono stati inviati presso il Joint Institute for Vlbi Eric (Jive) nei Paesi Bassi, dove sono stati correlati e analizzati.
Nel corso delle indagini, in sette delle 25 sessioni osservative, i ricercatori hanno rivelato complessivamente otto raffiche di lampi radio. L’imaging e l’astrometria di cinque di questi burst hanno permesso di localizzare Frb 20190417A con una precisione straordinaria, paragonabile a quella necessaria per individuare una borsa sulla Torre Eiffel da New York, e di confermare la sua associazione spaziale con la sorgente Prs 20190417A-S1. Con questo nuovo risultato, Frb 20190417A diventa dunque il quinto Frb ripetuto associato a una sorgente radio persistente.
«Con l’European Vlbi Network siamo stati in grado di individuare Frb 20190417A con una precisione di milliarcosecondi e di confrontare direttamente la sua posizione con quella della sorgente persistente di onde radio», dice Alexandra Moroianu, ricercatrice presso il Joint Institute for Vlbi Eric (Jive) e prima autrice dello studio. «Ciò che abbiamo scoperto è che i lampi e la sorgente persistente di onde radio sono spazialmente coincidenti, a conferma della loro connessione fisica».
La ricerca non ha solo confermato la posizione del lampo radio veloce e la coincidenza spaziale con la sorgente persistente di onde radio, ma ha anche permesso di svelare le caratteristiche e le proprietà della galassia ospite.
«Abbiamo determinato che questo Frb è ospitato da una galassia nana, ovvero una galassia formata da un numero relativamente basso di stelle, circa un millesimo della nostra galassia, la Via Lattea», dice a Media Inaf Marcello Giroletti, rappresentante Inaf nel board dei direttori dell’Evn e coautore dello studio. Tuttavia, pur essendo così piccola, è impegnata a formare nuove stelle a un tasso molto alto: fatte le debite proporzioni, circa mille volte più intenso rispetto a quello della Via Lattea. Poiché le stelle più massicce hanno un ciclo vitale rapidissimo, un elevato tasso di formazione stellare comporta anche un alto tasso di fenomeni astrofisici esplosivi, i cui resti sono oggetti compatti molto energetici. Questo suggerisce quindi che il progenitore del Frb potrebbe avere proprio un’origine di questo tipo.
La scoperta di sorgenti radio persistenti associate spazialmente ai Frb rappresenta un importante passo avanti verso l’identificazione dei possibili progenitori di questi lampi radio. La loro emissione potrebbe infatti essere la chiave per svelarne il motore centrale. Per cercare di spiegare la natura delle sorgenti radio persistenti, la loro associazione con i lampi radio e l’origine stessa dei fast radio burst ripetuti, sono state proposte diverse teorie. Le ipotesi più accreditate invocano le ipernebulose alimentate da oggetti compatti in accrescimento, i buchi neri massicci vaganti e le magnetar wind nebulae (Mwne). Quest’ultimo scenario, in particolare, è molto interessante. In questo caso, la fonte persistente di onde radio potrebbe essere una nebulosa alimentata da una giovane magnetar, una stella di neutroni ultramagnetizzata che potrebbe essere il motore dei fast radio burst. Secondo i ricercatori, tuttavia, tutte queste ipotesi sono compatibili con le osservazioni e con gli ambienti in cui si trovano prevalentemente i sistemi Frb-Prs. La discriminazione tra i diversi scenari, sottolineano i ricercatori, richiederà osservazioni mirate e di lungo periodo.
«Lo studio conferma che la partecipazione dei nostri radiotelescopi al progetto Precise è stata una scommessa vinta, avendo contribuito a localizzare già sei Frb con precisione del millesimo di arcosecondo», conclude Giroletti. «Dal punto di vista astrofisico, questo ci aiuta a circoscrivere e separare fra loro gli effetti dell’ambiente locale da quelli di natura evolutiva, aiutandoci a formulare meglio i quesiti che guideranno le future linee di ricerca».
Per saperne di più:
- Leggi su The Astrophysical Journal Letters l’articolo “A Milliarcsecond Localization Associates FRB 20190417A with a Compact Persistent Radio Source and an Extreme Magnetoionic Environment” di Alexandra M. Moroianu, Shivani Bhandari, Maria R. Drout, Jason W. T. Hessels, Danté M. Hewitt, Franz Kirsten, Benito Marcote, Ziggy Pleunis, Mark P. Snelders, Navin Sridhar, Uwe Bach, Emmanuel K. Bempong-Manful, Vladislavs Bezrukovs, Richard Blaauw, Justin D. Bray, Salvatore Buttaccio, Shami Chatterjee, Alessandro Corongiu, Roman Feiler, B. M. Gaensler, Marcin P. Gawroński, Marcello Giroletti, Adaeze L. Ibik, Ramesh Karuppusamy, Mattias Lazda, Calvin Leung, Michael Lindqvist, Kiyoshi W. Masui, Daniele Michilli, Kenzie Nimmo, Omar S. Ould-Boukattine, Ayush Pandhi, Zsolt Paragi, Aaron B. Pearlman, Weronika Puchalska, Paul Scholz, Kaitlyn Shin, Jurjen J. Sluman, Matteo Trudu, David Williams-Baldwin e Jun Yang