Spazio

Trovato il luogo di origine di un lampo radio

Una straordinaria cooperazione internazionale ha fatto luce su di un fenomeno enigmatico, e allo stesso tempo ha permesso di rilevare la "materia mancante" e confermare il nostro modello dell'Universo.

Un gruppo internazionale di astronomi, tra cui Marta Burgay, Delphine Perrodin e Andrea Possenti dell'Istituto Nazionale di Astrofisica (Inaf), ha individuato per la prima volta il luogo d'origine di un lampo radio (Fast Radio Burst, FRB), una categoria di enigmatici segnali radio della durata di qualche millisecondo che appaiono senza preavviso nel cielo. Il risultato è stato ottenuto grazie alle osservazioni condotte con telescopi ottici e radiotelescopi e ha permesso di confermare l'attuale modello cosmologico che descrive la distribuzione della materia nell'universo.

Tutto inizia il 18 aprile 2015, quando il tipico segnale di un FRB viene rilevato a Parkes (in Australia), dal radiotelescopio da 64 metri del Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO). «Nel giro di poche ore è stato diramata un'allerta internazionale», spiega Evan Keane, Project Scientist presso la Square Kilometre Array Organisation, primo autore dell'articolo che descrive la scoperta, pubblicato sull'ultimo numero della rivista Nature, «e vari telescopi in tutto il mondo sono stati coinvolti nella ricerca del "seguito" di quel segnale».

Fra gli strumenti coinvolti c'è stato anche il Sardinia Radio Telescope (SRT) dell'Inaf. «Nell'aprile 2015 SRT non era ancora operativo al 100%, com'è invece oggi. Grazie al lavoro dell'equipe Inaf di validazione scientifica del radiotelescopio, SRT ha però potuto prendere parte alla campagna internazionale», spiega Burgay. «Le osservazioni di SRT, combinate con quelle degli altri radiotelescopi a disco singolo, hanno permesso di escludere che questo FRB sia associato a un fenomeno cosmico ripetitivo.»

Il Sardinia Radio Telescope. © Gianni Alvito

La velocità della risposta di scienziati e telescopi nell'individuare il lampo radio ha permesso di puntare rapidamente anche le sei parabole da 22 metri che compongono l'Australian Telescope Compact Array (ATCA) e rilevare così un segnale radio che, pur affievolendosi progressivamente, è stato registrato per circa 6 giorni. Grazie a queste informazioni i ricercatori sono riusciti a individuare la posizione dell'FRB con una precisione circa 1000 volte migliore rispetto agli eventi precedenti.

Per raccogliere indizi ulteriori era necessario esaminare quale tipo di corpi celesti fossero presenti in quella posizione del cielo. Il telescopio Subaru dell'Osservatorio Nazionale del Giappone (NAOJ), sulle isole Hawaii, è stato puntato nella direzione sospetta dove ha identificato una remota galassia ellittica, distante circa 6 miliardi di anni luce da noi. «A 8 anni dall'identificazione del primo lampo radio», afferma Possenti, «è stato finalmente possibile stabilire il luogo di nascita di uno di questi eventi. Grazie a questo lavoro, l'identikit dei possibili "genitori" di un FRB può essere circoscritto a eventi catastrofici, altamente energetici e non ripetitivi.»

I lampi radio sono registrati prima alle frequenze di osservazione più elevate e solo in seguito a quelle inferiori: tale fenomeno, noto come dispersione, è legato alla quantità di materia ordinaria che il segnale ha attraversato prima di giungere fino a noi.

Per il lampo radio del 18 aprile 2015 i ricercatori hanno avuto simultaneamente a disposizione una misura della massa totale attraversata e della distanza percorsa dal lampo. Informazioni che, combinate, hanno permesso di "pesare" la materia ordinaria presente nell'Universo.

Oggi i modelli teorici predicono che l'Universo sia composto per il 70% di energia oscura, per il 25% di materia oscura e per il 5% di materia ordinaria, quella di cui facciamo esperienza quotidiana. Tuttavia gli astronomi, pur facendo la lista di tutta la materia ordinaria che osserviamo nelle stelle, nelle galassie e nelle vaste regioni permeate di idrogeno diffuso, erano riusciti finora a identificare solo circa la metà della materia ordinaria attesa: la parte restante, non vista, è stata chiamata materia mancante.

L'incremento del ritardo nell'arrivo del segnale del lampo radio in funzione della frequenza: il ritardo è legato alla quantità di materia ordinaria che il segnale ha attraversato prima di giungere fino a noi. © E. F. Keane (SKAO)

«La buona notizia è che le nostre osservazioni sono in accordo col modello teorico: abbiamo trovato la materia mancante», spiega Keane. «È la prima volta che un lampo radio viene utilizzato per condurre una misura cosmologica».

E la conferma, aggiunge Possenti, «che almeno una frazione di FRB proviene da distanze lontanissime, certifica l'apertura di una nuova era nella cosmologia osservativa, in cui gli FRB potranno giocare un ruolo complementare a quello di altri indicatori cosmologici, come le supernovae».

Nel futuro, lo Square Kilometre Array (SKA), il grande radiotelescopio che verrà costruito in Sudafrica e in Australia, con la sua elevatissima sensibilità, risoluzione e campo visivo, sarà in grado di rilevare centinaia di FRB e di individuare le galassie ospiti. Con un campione ampio di questi eventi gli astronomi potranno condurre misure più precise di quelle attuali dei parametri cosmologici e della distribuzione della materia nell'Universo, e ottenere così una accurata comprensione anche delle proprietà dell'energia oscura.

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