ASCOLTA I NOSTRI PODCAST SU SPOTIFY
Scoperti per la prima volta nel 2007, i rapidi lampi radio sono enigmatici lampi di emissione radio della durata di millisecondi provenienti dall’Universo lontano. La loro origine rimane incerta, soprattutto perché la maggior parte viene vista una volta e mai più.
Gli astronomi che utilizzano il telescopio spaziale James Webb della NASA/ESA/CSA hanno individuato la galassia ospite del più lontano lampo radio rapido (FRB) mai visto.
La loro scoperta ha implicazioni sul tipo di evento energetico che genera questi scoppi.
Quale fenomeno misterioso è capace di creare un’esplosione di onde radio così potente da rilevarla da miliardi di anni luce di distanza? L’origine di tali eventi, noti come lampi radio veloci (FRB), rimane incerta.
Un FRB recentemente scoperto contiene un indizio. La più lontana mai trovata, la sua galassia ospite si rivelò sorprendentemente piccola e giovane.
Questo suggerisce che ci sia poco ritardo tra il momento in cui le galassie formano stelle e quando diventano capaci di generare FRB.
Questo indica che i FRB sono probabilmente causati da giovani stelle di neutroni note come magnetar. Solo il telescopio spaziale James Webb è stato in grado di rilevare e caratterizzare la galassia ospite, determinandone sia la distanza che le dimensioni.
“Ciò che rende interessanti i rapidi scoppi radio è che non sappiamo cosa li generi. Abbiamo teorie su quali oggetti le produranno, ma non abbiamo prove concludenti”, ha detto Manisha Caleb dell’Università di Sydney, Australia, autrice principale dello studio pubblicato sulla rivista Science.
Il team MeerTRAP ha utilizzato il telescopio MeerKAT per rilevare il lampo il 4 marzo 2024, portando alla sua designazione come FRB 20240304B.
I dati radio di questo lampo suggerivano che fosse estremamente distante, probabilmente la più lontana mai vista. Per confermare questa distanza, però, gli astronomi dovrebbero studiare la galassia ospite.
Sebbene conoscessero con molta precisione la posizione del FRB, i più grandi telescopi terrestri del mondo non potevano vedere alcuna galassia in quel punto del cielo. Di conseguenza, il team si rivolse al telescopio Webb.
Lo strumento NIRCam (Near-Infrared Camera) di Webb rilevò una galassia nella posizione giusta, e il suo strumento NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) fornì una misurazione precisa dello spostamento verso il rosso della galassia: 2,148, corrispondente a un tempo appena 3 miliardi di anni dopo il Big Bang.
La stragrande maggioranza dei FRB rilevati finora si è verificata miliardi di anni dopo nella storia cosmica.
Il team ha scoperto che la galassia ospite di FRB 20240304B non era tipica di altre galassie con FRB. La maggior parte delle galassie FRB sono galassie massicce che formano stelle, ma la galassia che trovarono era 1.000 volte meno massiccia di quanto si aspettassero.
“Pensavamo sarebbe stata una galassia grande, ben formata, con molte stelle, e invece era una piccola galassia nana, anche se stava attivamente formando stelle,” ha detto Caleb.
“L’ospite spicca in tutto il campione galattico che abbiamo. E sicuramente non era ciò che ci aspettavamo,” ha detto Ben Stappers dell’Università di Manchester, Regno Unito, coautore dell’articolo.
“Questa combinazione di utilizzare il progetto MeerTRAP sul telescopio MeerKAT per scoprire e localizzare questi lampi distanti e Webb per studiare i loro ospiti è molto entusiasmante.”
La galassia esisteva all’apice del “mezzogiorno cosmico” – un periodo nella storia dell’Universo in cui la formazione stellare era al suo apice.
Il tasso di formazione stellare della galassia suggeriva che la maggior parte delle sue stelle potesse essersi formata in soli 30 milioni di anni.
Ciò ha importanti implicazioni per l’origine dei rapidi raffichi radio. Una teoria suggerisce che le FRB possano originare dalla fusione di due stelle di neutroni.
Tuttavia, il processo di avvicinarsi gradualmente alle stelle di neutroni in orbita fino a collidare richiede miliardi di anni.
Di conseguenza, ci si aspetterebbe che le FRB siano associate a galassie più antiche contenenti popolazioni stellari più evolute.
Una seconda teoria propone che un FRB possa originare da una singola stella di neutroni giovane e altamente magnetica nota come magnetar, attraverso un meccanismo simile ai terremoti stellari.
In tal caso, una volta che una stella massiccia esplode come supernova e lascia dietro di sé un magnetar, un FRB potrebbe verificarsi relativamente rapidamente senza un grande ritardo temporale.
Di conseguenza, ci si aspetterebbe che i FRB si trovassero anche in galassie più giovani come l’ospite di FRB 20240304B.
“Il nostro lavoro suggerisce che è molto improbabile che questo FRB sia stato prodotto da una fusione,” ha detto Caleb.
“I nostri risultati dimostrano inoltre l’incredibile capacità di Webb, che ci permette di superare i limiti oltre ciò che era precedentemente possibile”, ha detto la coautrice Themiya Nanayakkara dell’Università di Sydney, Australia.
Oltre a essere detentore di record, il nuovo FRB ha permesso al team di approfondire i miliardi di anni luce di spazio apparentemente vuoto tra l’esplosione e la Terra.
“Un rapido lampo radio è quasi come una torcia cosmica. Illumina tutto lungo il sentiero. Porta un’impronta di tutto ciò che attraversa, così puoi usarla per tracciare la ‘rete cosmica’ – la materia e le strutture altrimenti invisibili che incontra lungo il percorso,” ha detto il coautore J. Xavier Prochaska dell’Università della California, Santa Cruz, USA.
Il team ha trovato l’impronta di due strutture cosmiche sul segnale del FRB – un ammasso di galassie precedentemente sconosciuto con uno spostamento verso il rosso di 0,3 (circa 3,5 miliardi di anni luce dalla Terra), e il vicino Ammasso della Vergine, situato a circa 54 milioni di anni luce dalla Terra.
In futuro, il team è entusiasta della possibilità di scoprire FRB più lontani. Stimano che il telescopio MeerKAT possa essere in grado di rilevare e localizzare diversi FRB all’anno con uno spostamento verso il rosso superiore a 1,0, il che significa che esistevano più di metà strada indietro all’inizio dell’Universo.
Con l’arrivo di altre nuove strutture e strumenti radiotelescopici, questo ritmo di scoperta potrebbe crescere. Il telescopio Webb sarà essenziale per caratterizzare quelle galassie ospiti lontane.
NASA, ESA, CSA, STScI, T. Nanayakkara (USYD). Image Processing: J. DePasquale (STScI)
