Che cosa sono i Fast Radio Burst3 min di lettura

I Fast Radio Burst (acronimo: FRB) sono impulsi radio che hanno una durata di circa un millesimo di secondo. Non conosciamo ancora con esattezza l’origine e la causa degli FRB (anche se alcune ipotesi sono state fatte, come vedremo tra poco).

Il primo FRB è stato scoperto nel 2007 da un gruppo di astrofisici guidati da D. R. Lorimer, durante l’analisi dei dati raccolti osservando le Nubi di Magellano (piccole galassie satelliti della Via Lattea) con il radiotelescopio Parkes in Australia. Infatti il segnale si chiama FRB 010724 (dove le cifre indicano anno 2001, mese di luglio, giorno 24) perché Lorimer stava analizzando i dati raccolti sei anni prima.

Come hanno potuto dire che si trattava di un segnale di origine galattica o extra-galattica? Nello spazio, tra le galassie e nelle galassie, si trova materia sotto forma di plasma (cioè un “mare”, nel suo complesso neutro, formato da cariche positive e negative). Quando le onde radio attraversano il plasma, si osservano delle caratteristiche che dipendono dalla frequenza del segnale e che permettono proprio di affermare che il segnale è passato per il plasma.

Quindi se non si trattasse, per esempio, di un segnale prodotto su scala galattica o extra-galattica, allora dovrebbe essere dovuto a un trasmettitore in grado di riprodurre anche l’effetto del plasma. Che non è molto probabile, insomma.

Si potrebbe pensare: va bene, nessun problema, continuiamo a studiare questo FRB e vediamo di capirci qualcosa. Peccato, però, che il segnale FRB del 2007 non si è più ripetuto. Addio sogni di scienza.

Nuovi FRB

Negli anni successivi al 2007, altri segnali Fast Radio Burst sono stati misurati. Mentre alcuni, si è scoperto poi, erano di origine terrestre (venivano dal forno a microonde della sala mensa del telescopio Parkes!), altri sono stati classificati come veri FRB, quasi una ventina. Tra tutti questi, solo uno, soltanto un unico FRB si è ripetuto più di una volta: FRB 121102.

Beccato!

Ora, il fatto che in mezzo a diversi FRB solo uno si sia ripetuto in più di una occasione, come potete immaginare ha reso gli astrofisici delle persone felici, come ogni volta che c’è un fenomeno nuovo di mezzo.

Cito, come studio recente molto importante, questo articolo di gennaio 2018 (primo autore l’astrofisico italiano Daniele Michilli) in cui gli autori provano a dare una spiegazione al segnale ripetuto di FRB 121102 analizzando le osservazioni fatte il radiotelescopio di Arecibo.

Queste osservazioni hanno portato il team di Daniele Michilli a formulare l’ipotesi che all’origine di FRB 121102 ci possa essere una stella di neutroni, un oggetto molto piccolo (con diametro più piccolo della distanza Fossalto-Campobasso) che può emettere impulsi radio. Volendo, potrebbe anche darsi che abbiamo a che fare con un sistema binario in cui una stella di neutroni e un buco nero orbitano l’una attorno all’altro. Oh, ma allora wow!

Proviamo a capire meglio l’origine di queste ipotesi

Queste ipotesi non sono arrivate dal nulla: vediamo come Michilli e il suo team interpretano i dati nel loro articolo scientifico.

Per prima cosa, siccome il segnale è breve, allora la sorgente che lo genera non deve essere molto grande (e una stella di neutroni è un oggetto abbastanza compatto); in più, sulle onde radio osservate emesse da FRB 121102 si possono effettuare misure relative all’effetto del campo magnetico circostante. Infatti le onde elettromagnetiche possono, in quanto onde, possono essere polarizzate, cioè avere un qualche direzione preferenziale di oscillazione. Il punto è che quando un’onda polarizzata incontra un campo magnetico, allora questa direzione di oscillazione può cambiare, detto a grandissime linee. Questa misura si chiama rotazione di Faraday (un fenomeno scoperto da Faraday nel 1846) e dipende essenzialmente dal campo magnetico che incontra e anche dalla densità di elettroni che ci sono lungo la linea di vista, ovvero lungo la direzione su cui l’onda viaggia per propagarsi sino ad arrivare a noi. Per FRB 121102, Michilli e il suo team hanno trovato un valore molto alto della Rotazione di Faraday.

Poi c’è un’altra misura importante che si chiama dispersion measure (in letteratura trovate di solito DM) che in pratica è una misura di quanta roba c’è lungo la solita linea di vista, cioè qual è la densità di elettroni tra l’origine del segnale e noi.

Il fatto di non aver osservato in corrispondenza di una grossa variazione della rotazione di Faraday, anche una grossa variazione nella dispersion measure, fa pensare due cose. Primo, la rotazione di Faraday sia dovuta in questo caso a una regione molto piccola con un enorme campo magnetico; secondo, questa regione deve essere molto vicina al punto di origine di FRB 121102. Questo perché altrimenti dovremmo ipotizzare che proprio lungo la nostra linea di osservazione abbiamo beccato un piccolo oggetto astrofisico con un enorme campo magnetico che ha generato la Rotazione di Faraday osservata. Più probabile che tutto sia collegato al luogo in cui si forma il segnale di FRB 121102.

In futuro

Sicuramente, osservare altre ripetizioni di segnale da FRB 121102 sarà importante. Potrebbe permettere, per esempio come suggeriscono Michilli e il suo team, di vedere se ci sono correlazioni tra il segnale stesso e la rotazione di Faraday. E poi, magari, saremo fortunati e beccheremo altri Fast Radio Burst che si ripetono. Anche perché scoprire la natura di FRB 121102 potrebbe non essere sufficiente per capire completamente questo fenomeno, visto che ci sono FRB che non si ripetono affatto. Insomma, il messaggio da portare a casa è: ci sono brevi e intensi impulsi radio nell’universo di cui sappiamo poco se non che sono probabilmente legati a regioni con enormi campi magnetici. Ci tocca avere un po’ di pazienza prima di riuscire a capire tutto, come sempre.

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BONUS #1 : se volete, date un’occhiata a questa rappresentazione sonora dei vari segnali ripetuti di FRB 121102.

BONUS #2 : qui trovate l’intervista di MEDIA INAF a Daniele Michilli.

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