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Una raffica cosmica ai due estremi dello spettroF


Osservata per la prima volta un’emissione gamma in corrispondenza di un Fast Radio Burst.  «Una scoperta strabiliante, perché implica che queste sorgenti emetterebbero in banda gamma dieci miliardi di volte l’energia emessa in banda radio».


Si chiama FRB 131104, ed è destinato a entrare – se non nei libri di storia – quanto meno in parecchie voci di Wikipedia (in una già c’è). Giunto sulla Terra il 4 novembre del 2013 e intercettato in Australia dal radiotelescopio di Parkes, è un segnale appartenente alla recente e ristretta famiglia degli FRB, i fast radio burst: misteriose emissioni in banda radio che durano una manciata di milllisecondi. Recente perché il primo è stato osservato solo nel 2007, ristretta perché se ne conoscono ancora pochissimi. Ma come questo non se ne conosce proprio nessun altro: è il primo mai osservato giunto in compagnia. Già, perché quel giorno di novembre di tre anni fa, proprio mentre l’antenna di Parkes catturava i fotoni radio di FRB 131104, a qualche centinaia di km sulle nostre teste il satellite Swift rilevava fotoni all’estremo opposto dello spettro elettromagnetico, quello della radiazione gamma. Dunque una controparte, come la chiamano gli astronomi: uno fra gli indizi più preziosi che esistano per inchiodare il “colpevole”, per scoprire cos’è che genera questi enigmatici fiotti d’energia.

Ad accorgersene è stato un giovane ricercatore, James DeLaunay, graduate student alla Penn State, la Pennsylvania State University. «M’ero messo alla ricerca di controparti per gli FRB senza aspettarmi di riuscire davvero a trovare qualcosa. Questo burst era il primo che avesse qualche dato utile da analizzare.

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Localizzazione di FRB 131104 e della controparte transigente a raggi gamma Swift J0644.5−5111.


Quando mi sono reso conto dell’esistenza di una possibile controparte nei raggi gamma, non riuscivo a credere alla mia fortuna!», ricorda ora Delaunay, primo autore d’uno studio che descrive la scoperta, pubblicato venerdì scorso, l’11 novembre, su Astrophysical Journal Letters.

In effetti è stato un bel colpo di fortuna, non solo per DeLaunay, ma per tutta la comunità astronomica da ormai dieci anni alla caccia di qualche indizio che consenta di chiarire quali fenomeni vi siano all’origine di queste emissioni, che si stima si verifichino oltre duemila volte al giorno nell’Universo. E che con questa doppia rilevazione spera di poter fare finalmente un passo in avanti.

«Quello dei fast radio burst è un puzzle che si sta lentamente lentamente componendo, osservazione dopo osservazione», dice a Media INAF Giancarlo Ghirlanda, ricercatore alla sede di Merate dell’Istituto nazionale di astrofisica, al quale abbiamo chiesto un commento sulle implicazioni del lavoro di DeLauney e colleghi. «Come per altre sorgenti astrofisiche – pensiamo ad esempio alla storia dei gamma ray burst (GRB) – la varietà di spiegazioni proposte è di gran lunga superiore a quanto si conosca sulla base delle osservazioni disponibili. Quindi ogni nuova scoperta, come quella dell’emissione gamma di 131104, è un prezioso aiuto per sciogliere il mistero circa l’origine degli FRB».

«La scoperta della prima emissione gamma associata a un FRB è strabiliante», osserva poi Ghirlanda, «perché implica che queste sorgenti emetterebbero in banda gamma 10 miliardi di volte l’energia emessa in banda radio. Nell’esempio di FRB 131104 l’energia emessa sarebbe 5×1051 erg assumendo si trovi a una distanza di circa 3.2 Gpc [ndr: oltre 10 miliardi di anni luce], come suggerito dalle osservazioni radio. Lo studio di DeLaunay e collaboratori mostra che il burst gamma dura oltre 100 secondi, anche se purtroppo non è stata trovata nessun’altra emissione in banda X o ottica. Questi risultati, tra le possibili teorie proposte fino ad ora, fanno pensare ai GRB corti, prodotti dalla fusione di due stelle di neutroni o di una stella di neutroni e un buco nero. Le caratteristiche dell’emissione gamma associata a FRB 131104 potrebbero corrispondere a quelle, ipotizzate e mai fino ad ora osservate, di un GRB corto visto “di sbieco” – quelli che vengono chiamati GRB orfani. La verifica di questa ipotesi è ancora lunga: la mancanza di una misura diretta della distanza non esclude al momento che, se a qualche centinaio di Mpc e quindi con un’energia circa 100 volte minore, gli FRB siano prodotti da magnetar».

Se la controparte gamma permette di restringere il cerchio, per riuscire a comprendere quale delle tante ipotesi sia quella giusta serviranno però controparti anche in altre bande dello spettro. «È auspicabile che in futuro venga identificata anche una sorgente X e/o ottica che, grazie alla precisione di localizzazione, permetterebbe di misurare la distanza attraverso il redshift e risalire quindi a una corretta stima dell’energia di questi fenomeni», spiega Ghirlanda. «Questo lavoro mostra quanto sia fondamentale, per la comprensione del mistero degli FRB, combinare osservazioni in diverse bande dello spettro elettromagnetico sfruttando tutti i telescopi possibili. FRB 131104 mostra come i dati del satellite Swift, il cacciatore di eventi gamma – per un terzo “tricolore” – e dello spettrografo X-shooter, prodotto da un consorzio di paesi europei fra cui l’Italia, siano preziosissimi per la ricerca delle controparti degli FRB».

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