Strano strano “proviene dalla Via Lattea. Cosa lo sta causando?

Tutto su questo Web

(Credito immagine: futuro)

Questo articolo ti è stato offerto da All About This Web (si apre in una nuova scheda) .

La rivista All About This Web (si apre in una nuova scheda) ti porta in un viaggio maestoso attraverso il nostro sistema solare e oltre, dalla straordinaria tecnologia e This Webcraft che consente all'umanità di avventurarsi in orbita, alle complessità di This Web science.

Per 13 anni, gli astronomi si sono ritenuti fortunati. Stavano studiando i fast radio burst (FRB) dall'esterno della nostra galassia e poi sono diventati ancora più fortunati. Il 28 aprile 2020, due radiotelescopi terrestri hanno rilevato un intenso impulso di onde radio all'interno della Via Lattea. Era la prima volta che un FRB veniva mai rilevato all'interno della nostra galassia e, nonostante durasse solo un millisecondo, era quasi impossibile non vederlo.

Situato a soli 30.000 anni luce dalla Terra, l'FRB è stato rilevato dal Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (si apre in una nuova scheda) (CHIME) e dal Survey for Transient Astronomical Radio Emission 2 (STARE2). "CHIME non stava nemmeno guardando nella giusta direzione e lo vedevamo ancora forte e chiaro nella nostra visione periferica", ha affermato Kiyoshi Masui, assistente professore di fisica al Massachusetts Institute of Technology. "L'ha visto anche STARE2, ed è solo un insieme di poche antenne radio fatte letteralmente con teglie."

La scoperta di aprile 2020 è stata anche degna di nota per essere l'esplosione radiofonica più energica che gli astronomi abbiano mai registrato nella Via Lattea. Ma ciò che lo ha reso più eccitante è che ora gli scienziati sono più vicini a determinare l'origine degli FRB. "Sono stati a miliardi di anni luce di distanza, il che li rende molto più difficili da studiare", ha detto un dottorando in fisica Pragya Chawla della McGill University in Canada. "Ora ce n'è uno vicino."

Quando sono state scoperte per la prima volta le esplosioni radio veloci?

Gli FRB sono stati scoperti per la prima volta nel 2007 quando Duncan Lorimer e David Narkevic stavano studiando i dati presi dalla parabola di Parkes in Australia. Eppure uno dei maggiori problemi con il rilevamento degli FRB, a parte il fatto che la maggior parte di essi è stata così lontana, è che sono così fugaci.

Idealmente, gli astronomi scoprirebbero un oggetto e vi focalizzerebbero uno o più telescopi diversi. Ma la natura effimera di queste esplosioni rimuove qualsiasi opportunità del genere. Infatti, nonostante siano 100 milioni di volte più potenti del sole (rilasciando tanta energia in pochi millesimi di secondo quanto il sole in 100 anni), sono stati e sono spariti in un batter d'occhio.

Ma nonostante tali sfide, gli astronomi sono riusciti a costruire una banca di conoscenze sugli FRB, la maggior parte delle quali si è basata su dozzine di eventi registrati al di fuori della nostra galassia. Per cominciare, sappiamo che sono lampi luminosi di luce radio che durano da microsecondi a millisecondi. "Le ricerche in tutto il cielo suggeriscono anche che migliaia di queste esplosioni si verificano nel cielo ogni giorno", ha aggiunto Chawla.

Sappiamo anche che la maggior parte di loro proviene da miliardi di anni luce di distanza. Ma mentre sono stati proposti dozzine di modelli per spiegare le origini degli FRB con progenitori che vanno dalle stelle di neutroni alle nane bianche alle stringhe cosmiche, sono rimasti una sorta di mistero. Un'enorme quantità di tempo ed energia umana è stata dedicata a capire esattamente cosa potrebbero essere.

Cosa suggerisce il segnale della Via Lattea?

L'evidenza osservativa suggerisce ora che l'origine degli FRB è molto probabilmente una magnetar, un tipo di giovane stella di neutroni nata dalle braci delle supernove. (Credito immagine: MARK GARLICK/SCIENCE PHOTO LIBRARY tramite Getty Images) (si apre in una nuova scheda)

Avendo scoperto un FRB nella Via Lattea, gli astronomi hanno rafforzato le loro teorie. "Beh, sappiamo che provengono da fonti molto piccole non più grandi di poche centinaia di chilometri", ha detto Masui. "E le sorgenti più probabili sono le stelle di neutroni poiché sono sia molto piccole che molto energetiche".

È stato svolto un ingegnoso lavoro di investigazione cosmica, che ha coinvolto i dati di altri telescopi che monitorano la stessa porzione di cielo che stiamo per vedere. L'evidenza osservativa suggerisce ora che l'origine degli FRB è molto probabilmente una magnetar, un tipo di giovane stella di neutroni nata dalle braci di supernove con un campo magnetico 5.000 trilioni di volte più potente di quello terrestre, rendendoli così i magneti più potenti dell'universo.

Lo sapevate?

Durante il suo primo anno di attività (tra il 2018 e il 2019), CHIME ha rilevato 535 nuove esplosioni radio veloci.

Ma come è stata tratta questa conclusione? Per spiegare, dobbiamo considerare il lavoro svolto nello studio degli FRB in relazione alle magnetar, che sono note per emettere radiazioni elettromagnetiche ad alta energia, in particolare raggi gamma e raggi X. Entrambi esplodono in bagliori di breve durata e si è ipotizzato che le onde radio potrebbero essere emesse in un tale processo che indicherebbe le magnetar come fonte di FRB.

Quando quest'ultimo FRB è stato scoperto nella nostra galassia, noto dagli astronomi come FRB 200428, si è scoperto che ha avuto origine nella costellazione della Volpecula, che è proprio il luogo in cui si trova la magnetar galattica SGR 1935+2154. Era anche accompagnato da un'esplosione di raggi X che eccitava ulteriormente gli astronomi.

Quando e come è stato rilevato il FRB della Via Lattea?

Il primo rilevamento di raggi X da quella regione del cielo è arrivato il giorno prima che CHIME e STARE2 scoprissero FRB 200428. Il Neil Gehrels Swift Observatory e il Fermi Gamma-ray This Web Telescope hanno rilevato più lampi di raggi X e raggi gamma provenienti da SGR 1935 +2154, noto per mostrare pulsazioni radio transitorie.

Si è scoperto che anche altri telescopi hanno osservato un lampo di raggi X da SGR 1935+2154 in modo cruciale, contemporaneamente al lampo radio veloce. Questi includevano il rilevatore Konus-Wind a bordo del GGS-Wind This Webcraft della NASA e il telescopio INTEGRAL This Web della European This Web Agency, entrambi rilevando un'esplosione di raggi X nel momento in cui CHIME e STARE2 hanno registrato l'FRB.

Il trio di rilevatori radio di STARE2 è stato messo insieme da uno studente utilizzando oggetti per la casa.

Per un altro controllo, l'attenzione si è rivolta al telescopio radio sferico ad apertura di cinquecento metri (FAST) situato nel sud-ovest della Cina. Questo telescopio piatto a diametro fisso ha rilevato un'esplosione radio veloce in direzione di FRB 200428 e ha posizionato la sua posizione da qualche parte intorno a SGR 1935+2154, che ha ulteriormente cementato l'associazione tra la sorgente di raggi X e lampi radio veloci. Quest'ultimo era paragonabile ad altri FRB trovati al di fuori della Via Lattea, aggiungendosi al corpo delle prove.

"Ciò significa che l'FRB proveniva dalla direzione di una magnetar nota all'interno della nostra galassia e l'esplosione radio è avvenuta esattamente nello stesso momento in cui un'esplosione di raggi X proveniente dalla stessa magnetar", ha detto Masui. "È un indizio su come le magnetar producono FRB, ma la comunità sta ancora cercando di capire cosa significhi".

Osservatorio Green Bank: radioastronomia pionieristica

Haumea: pianeta nano a rotazione veloce

Ciò che è diventato chiaro è che FRB 200428 è il primo lampo radio veloce osservato a emettere emissioni diverse dalle onde radio e gli scienziati hanno tratto enormi benefici dall'aver scoperto un FRB così vicino a casa. Il rilevamento dell'esplosione di raggi X nello stesso momento in cui l'esplosione radio ha confermato l'origine di una magnetar, ed è la prova che gli astronomi stavano cercando.

"La scoperta di un FRB nel nostro vicinato galattico è significativa perché la vicinanza rende molto più facile seguire la sorgente con telescopi che osservano ad altre lunghezze d'onda", ha detto Chawla. "Nessuno degli FRB mai scoperti è noto per emettere a qualsiasi altra lunghezza d'onda, e questo è il primo rilevamento di un FRB a una lunghezza d'onda diversa. Queste osservazioni possono sondare l'ambiente sorgente in modo più dettagliato, fornendo indizi sull'origine degli FRB. "

L'impressione artistica di un'esplosione radio veloce con le sue diverse lunghezze d'onda radio rosse lunghe e blu corte quando raggiungono la Terra. (Credito immagine: Jingchuan Yu, Planetario di Pechino)

Perché il radiotelescopio CHIME è utile?

CHIME in particolare si è rivelato uno strumento essenziale. Basato presso il Dominion Radio Astrophysical Observatory in Canada, è un nuovo radiotelescopio senza parti mobili e ha un'elevata velocità di mappatura grazie al suo campo visivo di 200 gradi quadrati e all'ampia gamma di frequenze comprese tra 400 MHz e 800 MHz.

"La maggior parte dei radiotelescopi non è in grado di individuare la posizione di un FRB abbastanza bene da associarlo a un oggetto noto. Quelli che possono localizzare gli FRB con grande precisione di solito guardano piccole porzioni di cielo e possono osservare solo una macchia delle dimensioni della luna piena. Non sono in grado di monitorare diverse magnetar conosciute contemporaneamente", ha detto Chawla.

"CHIME, tuttavia, osserva un'area circa 500 volte più grande, e può quindi monitorare ogni giorno tutte le magnetar situate nel cielo settentrionale, consentendoci di rilevare un'esplosione rara come questa. Unisce le sue capacità di localizzazione con l'ampia area del cielo , e questo ci ha permesso di rilevare questo scoppio e di associarlo a un oggetto noto".

È stato rivoluzionario ed è rapidamente diventato il principale osservatore degli FRB, con un supercomputer correlatore che elabora 13 terabit di dati grezzi al secondo per produrre una mappa radiofonica del cielo. "La nostra capacità di rilevare FRB lontani è migliorata notevolmente negli ultimi anni", ha affermato Masui. Ed è destinato a migliorare ancora.

Nel gennaio 2022, gli scienziati della McGill University hanno rivelato (si apre in una nuova scheda) lo sviluppo di un nuovo sistema per condividere le grandi quantità di dati generati da CHIME. Utilizzando un linguaggio standardizzato per la segnalazione di eventi astronomici chiamato Virtual Observatory Event, gli astronomi possono inviare informazioni sugli FRB, molti dei quali accadono ogni giorno agli osservatori di tutto il mondo in tempo reale.

L'idea è che gli astronomi saranno in grado di rivolgere rapidamente la loro attenzione alla posizione della sorgente dell'FRB. "L'enorme volume di dati che CHIME/FRB genera e il gran numero di nuovi FRB che rileva ogni giorno è come una miniera d'oro per una comunità desiderosa di puntare ogni tipo di telescopio esistente sul prossimo FRB", afferma Andrew Zwaniga, sviluppatore principale del CHIME/FRB VOEvent Service e assistente di ricerca presso il Dipartimento di Fisica della McGill University.

Ma le magnetar possono spiegare tutte le esplosioni radio veloci?

Un'illustrazione della velocità con cui le raffiche radio appaiono casualmente nel cielo. (Credito immagine: Caltech; NRAO) (si apre in una nuova scheda)

Come ci dice Chawla, le giovani magnetar extragalattiche costituiscono solo uno dei modelli proposti di FRB. Le esplosioni di magnetar conosciute nella nostra galassia non sono mai state osservate come potenti come quelle extragalattiche e, ai fini dello studio su FRB 200428, gli astronomi hanno dedotto che l'esplosione che hanno rilevato fosse 3.000 volte più luminosa di qualsiasi esplosione osservata in precedenza, quindi rendendo più plausibile il modello magnetar per gli FRB.

"L'esplosione che abbiamo visto era ancora meno energetica della maggior parte degli FRB extragalattici, quindi non possiamo dire con certezza se le magnetar possono spiegare tutti gli FRB", ha detto Chawla di un'esplosione che era un millesimo dell'energia di qualsiasi equivalente trovato al di fuori della Via Lattea.

Allora cosa stanno imparando gli astronomi? Ebbene, potrebbe essere il caso che i burst più deboli siano più diffusi e che sia semplicemente una questione che questo sia abbastanza vicino da essere rilevato. Ma quando si tratta di fissare la fonte degli FRB sulle magnetar, gli astronomi devono ricordare che si presentano in due modi: quelli che hanno segnali ripetuti, il che significa che spesso generano le esplosioni più e più volte, e altri che, come FRB 200428, generare più raramente.

Potrebbe essere il caso che gli FRB rari siano causati dalle magnetar e quelli frequenti siano causati da fenomeni diversi. D'altra parte, potrebbe anche significare che possono esistere due tipi di magnetar, causando i due diversi tipi di lampi radio veloci, o anche che gli FRB più luminosi sono causati da oggetti diversi dalle magnetar. Solo ulteriori ricerche faranno luce sulla risposta poiché tutto ciò che possiamo dire con certezza è che almeno una parte degli FRB proviene da magnetar

"Da tempo si sospettava che le magnetar potessero essere la fonte degli FRB, ma questo lo conferma per almeno una parte di essi da quando l'abbiamo visto accadere una volta", ha detto Masui. "Ma non sappiamo ancora come le magnetar le creano, sappiamo il 'cosa' e il prossimo è il 'come': come lo fanno le magnetar?"

In quanto tale, rimane importante scoprire cosa alimenta un FRB per emettere tale energia, forse elettroni che interagiscono con i campi magnetici creando una sorta di "motore". "Saremmo interessati a determinare quanto devono essere estreme le proprietà di queste magnetar per consentire di vederne un'esplosione in tutto l'universo", ha detto Chawla. "Ma l'applicazione più interessante degli FRB sarebbe usarli come sonde cosmologiche per studiare le distribuzioni di elettroni e campi magnetici nell'universo con dettagli senza precedenti".

Gli astronomi continueranno anche a guardare come le emissioni di raggi X e queste brillanti esplosioni di energia possono verificarsi contemporaneamente. "Se tutti gli FRB siano creati o meno attraverso lo stesso meccanismo è una domanda in sospeso ed è oggetto di molti dibattiti tra gli astronomi", ha affermato Masui. Detto questo, è chiaro che gli astronomi approfondiranno il mistero in corso delle esplosioni radio veloci per qualche tempo.

Risorse addizionali

Guarda questo video (si apre in una nuova scheda) della NASA per vedere come una magnetar ha prodotto il primo FRB visto nella nostra galassia. Puoi rimanere aggiornato sulle ultime scoperte FRB controllando questo catalogo aggiornato (si apre in una nuova scheda) . Ulteriori informazioni sull'esperimento canadese di mappatura dell'intensità dell'idrogeno (si apre in una nuova scheda) .

Bibliografia

  • Natura, "Un'esplosione radio veloce associata a una magnetar galattica (si apre in una nuova scheda)".
  • Natura, "Un'esplosione radiofonica della durata di un millisecondo da una magnetar galattica (si apre in una nuova scheda)".
  • Drake, Nadia, "Le onde radio 'Magnetic Star' potrebbero risolvere il mistero delle esplosioni radio veloci (si apre in una nuova scheda)".
  • Choi, Charles Q, This Web.com "Misteriosi 'scatti radio veloci' sparano ritmicamente attraverso il cosmo, lo studio trova (si apre in una nuova scheda) . trova".
Ir arriba