Scoperti per la prima volta nel 2007, i lampi radio veloci sono enigmatici lampi di emissione radio lunga millisecondi provenienti dall'universo lontano. La loro origine rimane incerta, soprattutto perché la maggior parte viene vista una volta e mai più. Gli astronomi che utilizzano il James Webb Space Telescope della NASA hanno individuato la galassia ospite del più distante lampo radio rapido (FRB) mai visto. La loro scoperta ha implicazioni sul tipo di evento energetico che genera questi esplosi.
"Ciò che rende interessanti i lampi radio veloci è che non sappiamo cosa li generi. Abbiamo teorie su quali oggetti li producono, ma non abbiamo prove conclusive", ha detto Manisha Caleb dell'Università di Sydney, autrice principale dello studio pubblicato giovedì sulla rivista Science.
Il team MeerTRAP ha utilizzato il telescopio MeerKAT per rilevare l'esplosione il 4 marzo 2024, portando alla sua designazione come FRB 20240304B. I dati radio di questo lampo suggerivano che fosse estremamente distante, probabilmente la più lontana mai vista. Per confermare questa distanza, però, gli astronomi avrebbero dovuto studiare la galassia ospite. Sebbene conoscessero con molta precisione la posizione del FRB, i più grandi telescopi terrestri al mondo non potevano vedere alcuna galassia in quel punto del cielo. Di conseguenza, il team si è rivolto al telescopio Webb.
Lo strumento NIRCam (Near-Infrared Camera) di Webb rilevò una galassia nella posizione giusta, e il suo strumento NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) forniva una misurazione precisa dello spostamento verso il rosso della galassia: 2,148, corrispondente a un tempo appena 3 miliardi di anni dopo il Big Bang. La stragrande maggioranza dei FRB rilevati finora si è verificata miliardi di anni dopo nella storia cosmica.
Il team ha scoperto che la galassia ospite di FRB 20240304B non era tipica di altre galassie con FRB. La maggior parte delle galassie FRB sono galassie massicce che formano stelle, ma la galassia trovata era 1.000 volte meno massiccia di quanto si aspettassero.
"Pensavamo sarebbe stata una galassia grande, ben formata, con molte stelle, e invece era una piccola galassia nana, anche se stava attivamente formando stelle," ha detto Caleb.
"L'ospite spicca in tutto il campione galassico che abbiamo. E sicuramente non era quello che ci aspettavamo," ha detto Ben Stappers dell'Università di Manchester, Regno Unito, coautore dell'articolo. "Questa combinazione dell'uso del progetto MeerTRAP sul telescopio MeerKAT per scoprire e localizzare questi lampi distanti e Webb per studiare i loro ospiti è molto entusiasmante."
La galassia esisteva all'apice del "mezzogiorno cosmico" – un periodo nella storia dell'universo in cui la formazione stellare era al suo apice. Il tasso di formazione stellare della galassia suggeriva che la maggior parte delle sue stelle potrebbe essersi formata in soli 30 milioni di anni.
Ciò ha importanti implicazioni per l'origine dei rapidi lampi radio. Una teoria suggerisce che le FRB possano originare dalla fusione di due stelle di neutroni. Tuttavia, il processo di avvicinarsi gradualmente alle stelle di neutroni in orbita fino a collidare dovrebbe richiedere miliardi di anni. Di conseguenza, ci si aspetterebbe che le FRB siano associate a galassie più antiche contenenti popolazioni stellari più evolute.
Una seconda teoria propone che un FRB possa originare da una singola stella di neutroni giovane e altamente magnetica nota come magnetar, attraverso un meccanismo simile ai terremoti stellari. In tal caso, una volta che una stella massiccia esplode come supernova e lascia dietro di sé un magnetar, un FRB potrebbe verificarsi relativamente rapidamente senza un grande ritardo temporale. Di conseguenza, ci si aspetterebbe che i FRB si trovassero anche in galassie più giovani come l'ospite del FRB 20240304B.
"Il nostro lavoro suggerisce che è molto improbabile che questo FRB sia stato prodotto da una fusione," ha detto Caleb.
"I nostri risultati dimostrano inoltre l'incredibile capacità di Webb, che ci permette di superare i limiti oltre ciò che era precedentemente possibile", ha detto la coautrice Themiya Nanayakkara dell'Università di Sydney, Australia.
Oltre a essere detentore di record, il nuovo FRB ha permesso al team di approfondire i miliardi di anni luce di spazio apparentemente vuoto tra l'esplosione e la Terra.
"Un rapido lampo radio è quasi come una torcia cosmica. Illumina tutto ciò che si trova lungo il percorso. Porta un'impronta di tutto ciò che attraversa, così puoi usarla per tracciare la 'rete cosmica' – la materia e le strutture altrimenti invisibili che incontra lungo il percorso", ha detto il coautore J. Xavier Prochaska dell'Università della California, Santa Cruz.
Il team ha trovato l'impronta di due strutture cosmiche sul segnale del FRB – un ammasso di galassie precedentemente sconosciuto con uno spostamento verso il rosso di 0,3 (circa 3,5 miliardi di anni luce dalla Terra), e il vicino Ammasso della Vergine, situato a circa 54 milioni di anni luce dalla Terra.
In futuro, il team è entusiasta della possibilità di scoprire FRB più distanti. Stimano che il telescopio MeerKAT possa essere in grado di rilevare e localizzare diversi FRB all'anno con uno spostamento verso il rosso superiore a 1,0, il che significa che esistevano più della metà del percorso all'inizio dell'universo. Man mano che altre nuove strutture e strumenti di radiotelescopi saranno operativi, quel ritmo di scoperta potrebbe aumentare. Il telescopio Webb sarà essenziale per caratterizzare quelle galassie ospiti lontane.
Il James Webb Space Telescope è il principale osservatorio di scienze spaziali al mondo. Webb sta risolvendo misteri nel nostro sistema solare, guardando oltre, verso mondi lontani intorno ad altre stelle, e indagando sulle misteriose strutture e origini del nostro universo e del nostro posto in esso. Webb è un programma internazionale guidato dalla NASA con i suoi partner, ESA (Agenzia Spaziale Europea) e CSA (Agenzia Spaziale Canadese).
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Fonte: NASA · Comunicato originale
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