Spiegazione: cos'è un burst radio, individuato per la prima volta dalla NASA nella Via Lattea?

I Fast Radio Burst sono lampi luminosi di onde radio la cui durata è nell'ordine dei millisecondi, per cui è difficile rilevarli e determinarne la posizione nel cielo.

Un potente lampo di raggi X erutta da una magnetar - una versione supermagnetizzata di un residuo stellare noto come stella di neutroni - in questa illustrazione. (Foto per gentile concessione: Goddard Space Flight Center della NASA/Chris Smith (USRA)

La NASA ha riferito che il 28 aprile ha osservato un mix di raggi X e segnali radio mai osservato prima nella Via Lattea. Significativamente, la fiammata che ha osservato includeva il primo lampo radio veloce (FRB) visto all'interno della galassia.

Tre articoli che riportano il rilevamento del fenomeno chiamato FRB sono stati pubblicati sulla rivista Nature il 4 novembre. Quindi cosa sono gli FRB e perché questa osservazione è significativa?

Chi ha scoperto le esplosioni simultanee nella Via Lattea?

La porzione di raggi X delle esplosioni simultanee è stata rilevata da diversi satelliti, inclusa la missione Wind della NASA, e il componente radio è stato scoperto dal Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME), un radiotelescopio situato al Dominion Radio Astrophysical Observatory nella British Columbia, che è guidato dalla McGill University di Montreal, dall'Università della British Columbia e dall'Università di Toronto.

I nostri @NASAUniverse gli osservatori hanno aiutato a rilevare il primo lampo radio veloce mai visto dall'interno della nostra galassia, la Via Lattea. In che modo questo evento unico ha aiutato gli astronomi a comprendere meglio la fonte di queste esplosioni, precedentemente osservate solo in altre galassie: https://t.co/sHLlsQXwRC pic.twitter.com/QTec4tAlHh

- NASA (@NASA) 4 novembre 2020

Inoltre, anche un progetto finanziato dalla NASA chiamato Survey for Transient Astronomical Radio Emission 2 (STARE2) ha rilevato il burst radio visto da CHIME. STARE2 è gestito da Caltech e dal Jet Propulsion Laboratory della NASA nel sud della California e il team dietro di esso ha determinato che l'energia dell'esplosione era paragonabile a quella degli FRB.

Quindi cos'è un FRB?

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Il primo FRB è stato scoperto nel 2007, da quando gli scienziati hanno lavorato per trovare la fonte della loro origine. Essenzialmente, gli FRB sono lampi luminosi di onde radio (le onde radio possono essere prodotte da oggetti astronomici con campi magnetici variabili) le cui durate sono nell'ordine dei millisecondi, per cui è difficile rilevarle e determinarne la posizione nel cielo.

Qual è l'origine del FRB rilevato ad aprile?

La sorgente dell'FRB rilevata ad aprile nella Via Lattea è una stella di neutroni magnetici molto potente, denominata magnetar, chiamata SGR 1935+2154 o SGR 1935, che si trova nella costellazione della Volpetta ed è stimata tra 14.000- 41.000 anni luce di distanza.

L'FRB faceva parte di una delle riacutizzazioni più prolifiche della magnetar, con lampi di raggi X che duravano meno di un secondo. Il burst radio, d'altra parte, è durato un millesimo di secondo ed è stato migliaia di volte più luminoso di qualsiasi altra emissione radio dalle magnetar viste in precedenza nella Via Lattea. È possibile che il burst associato a FRB sia stato eccezionale perché probabilmente si è verificato vicino o vicino al polo magnetico della magnetar.

Questa fiammata, che è durata per ore, è stata rilevata dal telescopio spaziale a raggi gamma Fermi della NASA e dalla stella di neutroni Interior Composition Explorer (NICER) della NASA, che è un telescopio a raggi X montato sulla Stazione Spaziale Internazionale. Express Explained è ora su Telegram

Cos'è una magnetar?

Secondo la NASA, una magnetar è una stella di neutroni, i resti schiacciati delle dimensioni di una città di una stella molte volte più massiccia del nostro Sole. Il campo magnetico di una stella del genere è molto potente, che può essere oltre 10 trilioni di volte più forte di un magnete da frigorifero e fino a mille volte più forte di quello di una tipica stella di neutroni.

Le stelle di neutroni si formano quando il nucleo di una stella massiccia subisce un collasso gravitazionale quando raggiunge la fine della sua vita. Ciò fa sì che la materia sia così compatta che anche una quantità di materiale delle dimensioni di una zolletta di zucchero prelevata da una stella del genere pesa più di 1 miliardo di tonnellate, che è circa lo stesso del peso del Monte Everest, secondo la NASA.

Le magnetar sono una sottoclasse di questi neutroni e occasionalmente rilasciano bagliori con più energia in una frazione di secondo di quella che il Sole è in grado di emettere in decine di migliaia di anni. Nel caso di SGR 1935, ad esempio, la porzione di raggi X dei lampi simultanei rilasciati in aprile trasportava tanta energia quanta ne produce il Sole in un mese, supponendo che la magnetar si trovi verso l'estremità più vicina del suo intervallo di distanza.

Perché questa osservazione è significativa?

Fino ad ora, c'erano varie teorie che cercavano di spiegare quali potessero essere le possibili fonti di un FRB. Una delle fonti proposte dalle teorie è stata la magnetar. Ma prima di aprile di quest'anno, gli scienziati non avevano alcuna prova per dimostrare che gli FRB potessero essere lanciati fuori da una magnetar. Pertanto, l'osservazione è particolarmente significativa.

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Chris Bochenek, uno studente di dottorato in astrofisica al Caltech, è stato citato in un comunicato stampa della NASA, mentre potrebbero esserci ancora interessanti colpi di scena nella storia degli FRB in futuro, per me, in questo momento, penso che sia giusto dire che la maggior parte degli FRB proviene da magnetar fino a prova contraria.

Nel loro insieme, le osservazioni suggeriscono fortemente che SGR 1935 ha prodotto l'equivalente della Via Lattea di un FRB, il che significa che le magnetar in altre galassie probabilmente producono almeno alcuni di questi segnali, ha detto la NASA.

Anche così, per una prova ferrea della connessione degli FRB con le magnetar, i ricercatori continueranno a cercare un FRB al di fuori della Via Lattea che coincida con un lampo di raggi X dalla stessa fonte.

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