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Individuata la fonte di un lampo radio veloce all'interno della Via Lattea

06 novembre 2020
Per la prima volta uno di questi misteriosi lampi radio veloci è stato riscontrato nella nostra galassia ed è stato identificato l'oggetto che lo ha causato.

Il 28 aprile, un residuo stellare supermagnetizzato noto come magnetar ha emesso un mix simultaneo di raggi X e segnali radio mai osservato prima. Questa emissione ha incluso il primo Lampo radio veloce (FRB) mai osservato dall'interno della nostra galassia - la Via Lattea - e mostra che le magnetar possono produrre queste incredibili e potenti emissioni radio precedentemente viste solo in altre galassie.

"Prima di questo evento, un'ampia varietà di scenari avrebbe potuto spiegare l'origine dei FRB", ha detto Chris Bochenek, uno studente di dottorato in astrofisica al Caltech che ha condotto uno studio sull'evento di emissione radio. "Anche se potrebbero esserci ancora inaspettati colpi di scena nella storia degli FRB in futuro, in questo momento penso sia corretto sostenere che la maggior parte degli FRB proviene da magnetar, almeno fino a prova contraria".

Una magnetar è un tipo di stella di neutroni isolata, sono resti schiacciati, delle dimensioni di una città, di una stella che era molte volte più massiccia del nostro Sole. Ciò che rende una magnetar così speciale è il suo intenso campo magnetico. Il campo può essere 10 trilioni di volte più forte di un magnete da frigorifero e fino a mille volte più forte di una tipica stella di neutroni. Questo rappresenta un enorme magazzino di energia che gli astronomi sospettano possa fornire la potenza necessaria alle emissione delle magnetar.
La porzione di raggi X di queste raffiche sincrone è stata rilevata da diversi satelliti, inclusa la missione Wind della NASA, mentre il componente radio è stato scoperto dal Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME), un radiotelescopio situato presso il Dominion Radio Astrophysical Observatory nella British Columbia e guidato dalla McGill University di Montreal, dall'Università della British Columbia e dall'Università di Toronto.
Un progetto finanziato dalla NASA chiamato Survey for Transient Astronomical Radio Emission 2 (STARE2) ha anche rilevato il burst radio visto da CHIME. Composto da un trio di rilevatori in California e Utah e gestito dal Caltech e dal Jet Propulsion Laboratory della NASA nel sud della California, STARE 2 è guidato da Bochenek, Shri Kulkarni al Caltech e Konstantin Belov al JPL. Questo team ha determinato che l'energia della raffica fosse paragonabile a quella degli FRB.

Nel momento in cui si sono verificate le emissioni, gli astronomi stavano già monitorando questa fonte da più di mezza giornata.
Alla fine del 27 aprile, il Neil Gehrels Swift Observatory della NASA ha individuato un nuovo ciclo di attività da una magnetar chiamata SGR 1935 + 2154 (SGR 1935 in breve) situata nella costellazione della Volpetta. Infatti era già l'oggetto emettente più prolifico grazie a una tempesta di emissioni rapide di raggi X, ciascuna della durata di meno di un secondo. La tempesta, che ha infuriato per ore, è stata rilevata in diversi momenti da Swift, il telescopio spaziale a raggi gamma Fermi della NASA e la stella di neutroni della NASA Interior Composition Explorer (NICER), un telescopio a raggi X montato sulla Stazione Spaziale Internazionale.
Circa 13 ore dopo che la tempesta si è placata, quando la magnetar era fuori dalla vista di Swift, Fermi e NICER, è stata emessa una speciale raffica di raggi X. L'esplosione è stata osservata dalla missione INTEGRAL dell'Agenzia spaziale europea, dal satellite a raggi X Huiyan dell'Amministrazione spaziale cinese e dallo strumento russo Konus di Wind. Quando il lampo di raggi X della durata di mezzo secondo si è acceso, CHIME e STARE2 hanno rilevato il lampo radio, che è durato solo un millesimo di secondo.

"L'esplosione radio era molto più luminosa di qualsiasi cosa avessimo visto prima, quindi abbiamo subito capito che si trattava di un evento emozionante", ha detto Paul Scholz, ricercatore presso il Dunlap Institute for Astronomy & Astrophysics dell'Università di Toronto e membro del CHIME/ FRB Collaboration. "Abbiamo studiato magnetar nella nostra galassia per decenni mentre gli FRB sono un fenomeno extragalattico le cui origini sono sempre state un mistero. Questo evento mostra che i due fenomeni sono probabilmente collegati".
I documenti della collaborazione CHIME / FRB e del team STARE2 sono stati pubblicati il 4 novembre sulla rivista Nature.

La distanza di SGR 1935 rimane scarsamente stabilita, con stime che vanno da 14.000 a 41.000 anni luce. Supponendo che si trovi all'estremità più vicina di questo intervallo, la porzione di raggi X delle esplosioni simultanee trasportava tanta energia quanta il nostro Sole produce in un mese. Curiosamente, tuttavia, non si è rivelata potente come alcune emissioni avvenute durante la tempesta della magnetar.

"Le esplosioni viste da NICER e Fermi durante la tempesta sono chiaramente diverse nelle loro caratteristiche spettrali da quella associata all'esplosione radio", ha detto George Younes, ricercatore presso la George Washington University di Washington e autore principale di due articoli che analizzano l'esplosione tempesta che sono ora in fase di revisione. "Attribuiamo questa differenza alla posizione del bagliore dei raggi X sulla superficie della stella, con l'esplosione associata a FRB che probabilmente si verifica in corrispondenza o vicino al polo magnetico. Questa potrebbe essere la chiave per comprendere l'origine di questo segnale radio eccezionale".
L'emissione radio di SGR 1935 è stata migliaia di volte più luminoso di qualsiasi emissione radio proveniente dalle magnetar nella nostra galassia. Se questo evento si fosse verificato in un'altra galassia, sarebbe stato indistinguibile da alcuni degli FRB più deboli osservati.
Inoltre, l'impulso radio è arrivato durante una raffica di raggi X, qualcosa che non è mai stato visto prima in associazione agli FRB. Prese 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 alcuni di questi segnali.

Per una prova inconfutabile della connessione tra FRB e magnetar i ricercatori vorrebbero idealmente trovare un FRB al di fuori della nostra galassia che coincida con un lampo di raggi X della stessa fonte. Questa combinazione potrebbe essere possibile solo per le galassie vicine, motivo per cui CHIME, STARE2 e i satelliti ad alta energia della NASA continueranno a scrutare il cielo.

fonti: NASA Jet Propulsion Laboratory

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