Rilevato il segnale di una galassia lontana

Gli astronomi del MIT e delle università di Canada e Stati Uniti hanno rilevato uno strano e persistente segnale radio proveniente da una galassia lontana che sembra ripetersi con sorprendente regolarità. La scoperta, riportata oggi sulla rivista Nature, è opera dei membri della CHIME/FRB Collaboration, tra cui i co-autori del MIT Calvin Leung, Juan Mena-Parra, Kaitlyn Shin e Kiyoshi Masui. Insieme ad essi Daniele Michilli, che ha guidato la scoperta prima come ricercatore alla McGill University e poi come postdoc al MIT.

Un segnale simile ad un “cuore che batte”

Il segnale è classificato come fast radio burst, o FRB – un’esplosione intensamente forte di onde radio di origine sconosciuta, che in genere dura al massimo pochi millisecondi. Tuttavia, questo nuovo segnale persiste fino a tre secondi, circa 1.000 volte più a lungo di un FRB medio. All’interno di questa finestra, il team ha rilevato raffiche di onde radio che si ripetono ogni 0,2 secondi in un chiaro schema periodico, simile a un cuore che batte.

I ricercatori hanno etichettato il segnale FRB 20191221A e attualmente è sicuramente l’FRB di più lunga durata, con il più chiaro schema periodico, rilevato finora.

La fonte del segnale si trova in una galassia lontana, a diversi miliardi di anni luce dalla Terra. Quale possa essere esattamente la sorgente rimane un mistero. Anche se gli astronomi sospettano che il segnale possa provenire da una pulsar radio o da una magnetar, ossia due tipi di stelle di neutroni.

Non ci sono molte cose nell’universo che emettono segnali strettamente periodici. Gli esempi che conosciamo nella nostra galassia sono le radio pulsar e le magnetar, che ruotano e producono un’emissione a raggiera simile a quella di un faro. Pensiamo che questo nuovo segnale possa essere una magnetar o una pulsar con gli steroidi

Daniele Michilli, postdoc presso l’Istituto Kavli per l’Astrofisica e la Ricerca Spaziale del MIT

Il team spera di rilevare altri segnali periodici da questa sorgente, che potrebbero essere utilizzati come orologio astrofisico. Per esempio, la frequenza dei burst e il modo in cui cambiano quando la sorgente si allontana dalla Terra potrebbero essere usati per misurare la velocità di espansione dell’universo.

CHIME e i segnali radio rilevati finora

Da quando è stato scoperto il primo FRB nel 2007, centinaia di lampi radio simili sono stati rilevati in tutto l’universo. Più recentemente dal Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment, o CHIME, un radiotelescopio interferometrico composto da quattro grandi riflettori parabolici che si trova presso il Dominion Radio Astrophysical Observatory nella British Columbia, in Canada.

CHIME osserva continuamente il cielo durante la rotazione della Terra ed è progettato per captare le onde radio emesse dall’idrogeno nelle primissime fasi dell’universo. Il telescopio è anche sensibile ai fast radio burst. Da quando ha iniziato a osservare il cielo nel 2018, ha rilevato centinaia di FRB provenienti da diverse parti del cielo.

La stragrande maggioranza degli FRB osservati fino ad oggi è costituita da episodi unici: esplosioni di onde radio ultra-luminose che durano pochi millisecondi. Recentemente, i ricercatori hanno scoperto il primo FRB periodico che sembrava emettere uno schema regolare di onde radio. Il segnale consisteva in una finestra di quattro giorni di esplosioni casuali che si ripetevano ogni 16 giorni. Questo ciclo di 16 giorni indicava un modello periodico di attività, sebbene il segnale dei burst radio effettivi fosse casuale piuttosto che periodico.

La differenza principale tra il nuovo segnale proveniente da una galassia lontana ed i precedenti è che FRB 20191221A sembra essere più di un milione di volte più luminoso. Michilli sostiene che i lampi luminosi potrebbero provenire da una lontana radio pulsar o magnetar che normalmente è meno luminosa mentre ruota. Per qualche motivo sconosciuto, avrebbe espulso una serie di scoppi brillanti in una rara finestra di tre secondi che CHIME è stato fortunatamente in grado di cogliere.

CHIME ha rilevato molti FRB con proprietà diverse. Ne abbiamo visti alcuni che vivono all’interno di nubi molto turbolente, mentre altri sembrano trovarsi in ambienti puliti. Dalle proprietà di questo nuovo segnale, possiamo dire che intorno a questa sorgente c’è una nube di plasma che deve essere estremamente turbolenta

Michilli