Risolvi lo strano mistero dei lampi radio veloci

Questo lavoro dimostra che nuovi telescopi con capacità uniche, come ATA, possono fornire una nuova prospettiva sugli eccezionali misteri della scienza FRB.

Un team di scienziati del SETI Institute ha rivelato nuove intuizioni sul mistero cosmico noto come lampi radio veloci (FRB). La scoperta e l’osservazione dettagliata della ripetizione di FRB 20220912A, effettuata presso l’Allen Telescope Array (ATA) del SETI Institute, ha fatto luce sulla natura di questi segnali spaziali.

Gli FRB sono lampi brevi e intensi di onde radio provenienti dallo spazio profondo. Mentre la maggior parte si verifica una sola volta, alcuni “ripetitori” inviano segnali più di una volta, offuscando ulteriormente la comprensione della loro origine. Nel corso di 541 ore di osservazione, i ricercatori hanno rilevato 35 lampi radio veloci dal ripetitore FRB 20220912A. Le osservazioni effettuate con ATA hanno coperto un’ampia gamma di frequenze radio e hanno rivelato modelli affascinanti. Tutti i 35 FRB si trovano nella parte inferiore dello spettro di frequenza, ciascuno con una firma energetica unica.

Gli spettri dinamici (o modelli “a cascata”) di tutti i burst dell’FRB 20220912A sono stati rilevati utilizzando l’array del telescopio Allen, profili di impulsi con frequenza media e spettri con media temporale.
Le aree ombreggiate in rosso nei grafici delle serie temporali indicano il periodo di tempo di sub-burst specifici, con linee verticali rosse che segnano i confini dei sub-burst adiacenti. Credito: Istituto SETI

Approfondimenti dalle osservazioni del SETI Institute

“Questo lavoro è entusiasmante perché fornisce la conferma delle proprietà conosciute degli FRB e la scoperta di alcune nuove”, ha affermato la dott.ssa Sofia Shaikh del SETI Institute, ricercatrice post-dottorato dell’NSF MPS-Ascend e autrice principale. “Stiamo restringendo la fonte dei lampi radio veloci, ad esempio, a oggetti estremi come le magnetar, ma nessun modello esistente può spiegare tutte le proprietà osservate finora. È stato fantastico far parte del primo studio FRB condotto con ATA – Questo lavoro dimostra che nuovi telescopi con capacità uniche, come ATA, possono fornire una nuova prospettiva sugli eccezionali misteri della scienza FRB.

Risultati dettagliati recentemente pubblicati sulla rivista Avvisi mensili della Royal Astronomical Society (MNRAS), mostra i comportamenti interessanti degli FRB. Questi segnali ambigui mostrano uno spostamento verso il basso della frequenza, una connessione tra la larghezza di banda e la frequenza centrale e cambiamenti nella durata del burst nel tempo. Il team ha anche notato qualcosa che non era stato segnalato prima: c’è stata una notevole diminuzione della frequenza centrale delle esplosioni durante i due mesi di osservazione, rivelando un inaspettato fischio di planata cosmica.

Due parametri del set di dati FRB 20220912A – frequenza centrale e larghezza di banda – vengono tracciati nel tempo, in MJD, dall’inizio della campagna alla sua fine (un periodo di tempo di circa 60 giorni). Il pannello a) indica che la frequenza centrale dell’FRB diminuisce nel corso della campagna (con i residui delle linee guida LOWESS fit e non parametriche mostrati di seguito in blu). Il pannello b) mostra la stessa diminuzione nel tempo per la larghezza di banda. Credito: Istituto SETI

Inoltre, i ricercatori hanno utilizzato queste osservazioni per prevedere il punto critico per l’FRB 20220912A più luminoso, indicando il loro contributo alla velocità complessiva del segnale cosmico. In effetti, questo particolare oggetto è stato responsabile di una piccola percentuale di tutti i potenti lampi radio veloci avvenuti nel cielo durante queste osservazioni.

Lo studio ha inoltre esaminato i modelli temporali delle sequenze di burst, cercando la ripetizione all’interno e tra i burst radio veloci. Non è stato trovato alcuno schema chiaro, evidenziando l’imprevedibilità di questi fenomeni celesti.

Il ruolo del sistema di telescopi Allen

Questo lavoro dimostra l’importante ruolo svolto da ATA nello svelare i misteri dei lampi radio veloci. ATA ha la capacità unica di registrare un gran numero di canali di frequenza contemporaneamente, anche se sono molto distanziati, ad esempio dove alcune frequenze sono molto alte e altre molto basse. Ciò consente controlli a campione all’arrivo dell’FRB, per limitare ciò che l’FRB sta facendo simultaneamente alle alte e alle basse frequenze. Gli aggiornamenti continui promettono maggiori capacità di vedere deboli lampi radio veloci su più frequenze contemporaneamente, garantendo che ATA rimanga in prima linea nello sviluppo della nostra comprensione dei lampi radio veloci.

Allen Telescope Array (ATA) con sede presso l’Osservatorio radioastronomico di Hat Creek, California, USA. L’ATA è gestito dal SETI Institute, è progettato come uno strumento dedicato per le ricerche di firme tecnologiche e ha il potenziale per essere una potente struttura per lo studio dei transitori. Credito: Joe Marvia

“È emozionante vedere l’ATA partecipare alla ricerca sugli FRB tre anni dopo l’inizio del programma di aggiornamento”, ha affermato il dottor Wael Farah, scienziato del progetto ATA presso il SETI Institute e coautore. “ATA vanta capacità uniche che vengono utilizzate in numerose attività di ricerca, comprese operazioni transitorie rapide”.

Questa scoperta fondamentale rappresenta un importante passo avanti nella continua ricerca per scoprire i segreti degli oggetti estremi nell’universo. Mentre gli scienziati continuano a esplorare l’universo, ogni caratteristica unica che scopriamo ci avvicina alla comprensione delle origini e della natura di questi avvincenti segnali cosmici.

Riferimento: “Caratterizzazione del ricorrente FRB 20220912A utilizzando l’Allen Telescope Array” di Sophia Z. Sheikh, Wael Farah, Alexander W. Pollack, Andrew B.V., Simeon, Muhammad A. Shamma, Luigi F. CruzRoy H. Davis, David R. DeBoer, Vishal Gajjar, Phil Karn, Jamar Keetling, Wenbin Lu, Mark Masters, Pranav Premnath, Sarah Schultz, Carol Shoemaker, Gurmehar Singh e Michael Snodgrass, hanno accettato, Avvisi mensili della Royal Astronomical Society.
arXiv:2312.07756