Rilevato un misterioso segnale radio cosmico

Il radiotelescopio CHEME che ha rilevato il misterioso segnale radio cosmico FRB 20191221A
Il radiotelescopio CHEME che ha rilevato il misterioso segnale radio cosmico FRB 20191221A. Credit: CHIME

Gli astronomi del MIT hanno rilevato uno misterioso e persistente segnale radio cosmico, proveniente da una galassia lontana. Il fatto è ancora più interessante se si considera che questo lampeggia con sorprendente regolarità. Il segnale è classificato come un fast radio bust (FRB), un’esplosione intensa di onde radio di origine ignota, che di solito dura massimo alcuni millisecondi. Tuttavia, questo nuovo segnale, persiste per un massimo di tre secondi, circa 1.000 volte più a lungo dell’FRB medio. 

La scoperta è riportata oggi sulla rivista Nature (rif.) ed è scritta dai membri della CHIME/FRB Collaboration, inclusi i coautori del MIT Calvin Leung, Juan Mena-Parra, Kaitlyn Shin e Kiyoshi Masui del MIT, insieme a Daniele Michilli, che ha guidato la scoperta prima come ricercatore alla McGill University e poi come post-doc al MIT.

Le strane caratteristiche del segnale radio cosmico

Il team ha rilevato esplosioni di onde radio che si ripetono ogni 0,2 secondi in uno schema periodico chiaro, simile ad un cuore che batte. I ricercatori hanno etichettato il segnale come FRB 20191221A, ed è attualmente l’FRB più duraturo, con lo schema periodico più chiaro, rilevato fin ora. La fonte del segnale si trova in una galassia lontana, a diversi miliardi di anni luce dalla Terra. L’esatta origine del misterioso segnale radio cosmico, rimane un incognita, anche se gli astronomi sospettano che il segnale possa provenire da una Pulsar radio o da una Magnetar, due tipologie di stelle di neutroni.

Queste stelle hanno nuclei estremamente densi e in rapida rotazione. “Non ci sono molte cose nell’universo che emettono segnali rigorosamente periodici”, dice Daniele Michilli. “Esempi che conosciamo nella nostra galassia sono radio pulsar e magnetar, che ruotano e producono un’emissione di raggi simile a un faro. E pensiamo che questo nuovo segnale potrebbe essere una magnetar o una pulsar” ha aggiunto. Il team spera di rilevare più segnali periodici da questa fonte, in modo da poterli sfruttare come un orologio astrofisico. Ad esempio, la frequenza delle esplosioni e il modo in cui cambiano, quando la sorgente si allontana dalla Terra, potrebbero essere utilizzate per misurare la velocità con cui l’universo si sta espandendo.

Da quando il primo FRB è stato scoperto nel 2007, centinaia di lampi radio simili sono stati rilevati in tutto l’Universo, in particolare da un strumento particolare: il CHIME (rif.). L’acronimo sta per Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment, un radiotelescopio interferometrico costituito da quattro grandi riflettori parabolici che si trova all’osservatorio radioastrofisico nella Columbia Britannica, Canada.

Radiotelescopio CHIME

CHIME osserva continuamente il cielo ed è progettato per captare le onde radio emesse dall’idrogeno nelle primissime fasi dell’Universo. Ma il telescopio risulta anche sensibile ai lampi radio veloci e da quando ha iniziato a osservare il cielo nel 2018, CHIME ha rilevato centinaia di FRB provenienti ovunque nel cielo. La stragrande maggioranza degli FRB osservati fino ad oggi, sono nella norma. Le esplosioni ultra-trasparenti di onde radio durano alcuni millisecondi prima di spegnersi. 

Di recente, invece i ricercatori hanno scoperto il primo FRB periodico che sembrava avere uno schema regolare di onde radio. Il segnale consisteva in una finestra di quattro giorni di esplosioni casuali che si ripetevano poi con un ciclo di 16 giorni.  Il 21 dicembre 2019, CHIME ha raccolto un segnale di un potenziale FRB, che ha immediatamente attirato l’attenzione di Michilli, che stava scansionando i dati in arrivo. “Era insolito. Non solo era molto lungo, della durata di circa tre secondi, ma c’erano picchi periodici straordinariamente precisi, che emettevano ogni frazione di secondo un boom come un battito cardiaco. Questa è la prima volta che il segnale stesso è periodico.” ha affermato ricordando Michilli.

Analizzando il modello delle esplosioni radio di FRB 20191221A, Michilli e i suoi colleghi hanno trovato somiglianze con le emissioni di Pulsar e Magnetar radio nella nostra stessa galassia. Le radio pulsar sono stelle di neutroni che emettono fasci di onde radio, che sembrano pulsare mentre la stella ruota. Un’emissione simile è prodotta dalle magnetar a causa dei loro campi magnetici estremi.

Una nuova tipologia di FBR

La principale differenza tra il nuovo segnale e le emissioni radio delle nostre Pulsar e Magnetar galattiche è che FRB 20191221A sembra essere oltre un milione di volte più luminoso. Michilli riferisce che i lampi luminosi potrebbero provenire da una lontana Pulsar radio o Magnetar che normalmente è meno luminosa mentre ruota e per qualche ragione sconosciuta ha espulso molta energia, in una rara finestra di tre secondi che CHIME ha fortunatamente catturato.

“CHIME ha ora rilevato molti FRB con proprietà diverse”, afferma Michilli. “Ne abbiamo visti alcuni che vivono all’interno di nuvole molto turbolente, mentre altri sembrano essere in ambienti puliti. Dalle proprietà di questo nuovo segnale, possiamo dire che attorno a questa sorgente c’è una nuvola di plasma che deve essere estremamente turbolenta.” Gli astronomi sperano di cogliere ulteriori lampi dal periodico FRB 20191221A, che possono aiutare a perfezionare la loro comprensione della sua sorgente e delle stelle di neutroni in generale.

“Questo rilevamento solleva la domanda su cosa potrebbe causare questo segnale estremo che non abbiamo mai visto prima e come possiamo usare questo segnale per studiare l’Universo. I futuri telescopi promettono di scoprire migliaia di FRB al mese e quindi potremmo trovare molti di più di questi segnali periodici” ha concluso il post-doc Michilli. Non resta che aspettare ulteriori analisi del misterioso segnale radio cosmico FRB 20191221A.

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