Fast Radio Bursts (FRBs) sono diventati il fulcro della ricerca negli ultimi dieci anni. In radioastronomia, questo fenomeno si riferisce a impulsi radio transitori provenienti da lontane fonti cosmologiche, che in genere durano solo pochi millisecondi. Da quando il primo evento è stato rilevato nel 2007 (il "Lorimer Burst"), sono stati osservati trentaquattro FRB, ma gli scienziati non sono ancora sicuri di ciò che li provoca.
Con teorie che vanno dalle stelle che esplodono e dai buchi neri alle pulsar e alle magnetar - e persino ai messaggi provenienti dalle intelligenze extra-terrestri (ETI) - gli astronomi sono stati determinati a saperne di più su questi strani segnali. E grazie a un nuovo studio di un team di ricercatori australiani, che hanno utilizzato l'Australia Square Kilometer Array Pathfinder (ASKAP), il numero di fonti note di FRB è quasi raddoppiato.
Lo studio che dettaglia la loro ricerca, che è recentemente apparso sulla rivista Natura, era guidato dal Dr. Ryan Shannon - ricercatore presso la Swinburne University of Technology e il Centro di eccellenza ARC di OzGrav - e comprendeva membri dell'International Center for Radio Astronomy Research (ICRAR), l'Australia Telescope National Facility (ATNF), l'ARC Centro di eccellenza per l'astrofisica All-Sky (CAASTRO) e diverse università.
Come affermano nel loro studio, i tentativi di comprendere le FRB nel loro insieme sono stati ostacolati da una serie di fattori. Per uno, sono state condotte ricerche precedenti con telescopi che variano in termini di sensibilità, in una gamma di frequenze radio diverse e in ambienti con diversi livelli di interferenza in radiofrequenza, che sono il risultato dell'attività umana.
In secondo luogo, le ricerche passate sono state complicate dalla natura transitoria delle fonti e dalla scarsa risoluzione angolare degli strumenti di rilevazione, che ha provocato incertezza in merito alle fonti di FRB e alla loro luminosità. Per ovviare a questo, il team ha condotto un'indagine radio ben controllata e ad ampio campo per una serie di esplosioni scoperte nel 2016 e rintracciate in una galassia nana situata a 3,7 miliardi di anni luce di distanza.
Il team ha condotto questo sondaggio utilizzando l'array ASKAP, il telescopio per sondaggi radio più veloce al mondo situato nell'Australia occidentale. Progettato e progettato dall'Organizzazione per la ricerca scientifica e industriale del Commonwealth (CSIRO), l'array ASKAP è composto da 36 antenne "a piatto" che si estendono su un tratto di terreno che misura 6 km (3,7 mi) di diametro.
Utilizzando questo array, che è il precursore del futuro telescopio Square Kilometer Array (SKA), il team di ricerca ha esaminato le esplosioni provenienti da questa lontana fonte cosmologica. Oltre a trovare più FRB in un solo anno rispetto a qualsiasi precedente sondaggio, hanno anche osservato che i segnali provenivano da fonti molto più lontane di quanto si pensasse. Come ha spiegato il dott. Shannon in un comunicato stampa dell'ICRAR:
"Abbiamo trovato 20 radio raffiche veloci in un anno, quasi raddoppiando il numero rilevato in tutto il mondo da quando sono state scoperte nel 2007. Usando la nuova tecnologia dell'Australia Square Kilometre Array Pathfinder (ASKAP), abbiamo anche dimostrato che la radio scoppia veloce provengono dall'altra parte dell'Universo piuttosto che dal nostro stesso quartiere galattico. "
Le osservazioni di follow-up condotte tra 8 e 46 giorni dopo le rilevazioni iniziali hanno riscontrato che nessuna delle esplosioni si ripeteva. Le 20 esplosioni rilevate includevano anche le fonti più vicine mai osservate, per non parlare delle più brillanti. I loro risultati hanno anche dimostrato che esiste una relazione tra dispersione e luminosità a raffica, nonché intensità e distanza.
La ragione di ciò ha a che fare con il fatto che esplosioni più lontane viaggiano per miliardi di anni luce prima di raggiungere la Terra. Nel corso del loro viaggio, passano attraverso il materiale situato tra la sorgente e la Terra (come le nuvole di gas), che ha un effetto su di loro. Come ha spiegato il dott. Jean-Pierre Macquart, del nodo dell'ICRAR della Curtin University e coautore del documento:
“Ogni volta che ciò accade, le diverse lunghezze d'onda che compongono un'esplosione vengono rallentate di quantità diverse. Alla fine, lo scoppio raggiunge la Terra con la sua diffusione di lunghezze d'onda che arrivano al telescopio in tempi leggermente diversi, come i nuotatori a un traguardo. Il tempismo dell'arrivo delle diverse lunghezze d'onda ci dice quanto materiale ha attraversato il suo scoppio durante il suo viaggio. E poiché abbiamo dimostrato che scoppi radio veloci arrivano da molto lontano, possiamo usarli per rilevare tutta la materia mancante situata nello spazio tra le galassie, il che è una scoperta davvero eccitante. "
Grazie a questo ultimo gruppo di scoperte, gli scienziati ora comprendono che gli FRB che hanno rilevato finora hanno avuto origine dall'altra parte del cosmo, piuttosto che all'interno della nostra galassia. Tuttavia, non siamo ancora più vicini a determinare quali sono le cause o le galassie da cui provengono. Ma con un campione di ricerca che ora comprende 48 rilevamenti, è probabile che i ricercatori impareranno molto di più nei prossimi anni.
Per il dottor Shannon e il suo gruppo di ricerca, la prossima sfida sarà quella di individuare le posizioni delle esplosioni nel cielo. "Saremo in grado di localizzare le esplosioni meglio di un millesimo di grado", ha detto. "È circa la larghezza di un capello umano visto a dieci metri di distanza, e abbastanza buono da legare ogni esplosione a una particolare galassia."
E nel frattempo, anche lo studio degli FRB dovrebbe portare a importanti progressi nell'astronomia. Già un team di ricercatori CSIRO ha utilizzato l'Osservatorio Parkes in Australia per rilevare un FRB nel 2016, che è stato poi osservato da più osservatori in tutto il mondo. Di conseguenza, il team è stato in grado di identificare la fonte (una galassia ellittica a 6 miliardi di anni luce di distanza) e determinare lo spostamento verso il rosso del segnale.
Questa impresa senza precedenti ha permesso al team di ricerca di misurare la densità della materia che intercorre tra questa galassia e la Terra, il che ha confermato che i nostri attuali modelli per misurare la densità della materia nell'Universo sono corretti. In altre parole, il team è stato in grado di trovare la "materia mancante" dell'Universo usando gli FRB come un metro. O come afferma il dott. Jean-Pierre Macquart, professore incaricato presso la Curtin University e uno degli scienziati responsabili della scoperta:
“[I FRB] sono, in effetti, laboratori di fisica che sondano estremi di materia ed energia a cui non possiamo accedere nei laboratori terrestri. Ed è proprio questo tipo di fisica che guiderà i futuri progressi della tecnologia nelle generazioni future ”.
Ricerche recenti hanno anche determinato che gli FRB sono un evento cosmologico molto comune, che si verifica circa una volta al secondo nel nostro Universo. Con i potenti strumenti di osservazione che saranno presto disponibili online, come Square Kilometer Array (SKA), Large Latin American Millimeter Array (LLAMA) e Qitai 110m Radio Telescope, gli scienziati sono sicuri di osservare molti altri FBR nel prossimo futuro.
Con ogni nuova rilevazione, impareremo di più su ciò che provoca questi strani lampi e su come potrebbero essere usati per sbloccare i misteri del nostro Universo. Nel frattempo, assicurati di dare un'occhiata a questa intervista con il Dr. Shannon e il team di scoperta, per gentile concessione del CSIRO:
