I ripetuti segnali radio provenienti dallo spazio vengono scoperti sempre più spesso, ma la loro origine rimane un mistero. Come le onde gravitazionali (GW) e i lampi di raggi gamma (GRB), i lampi radio veloci (FRB) sono oggi uno dei fenomeni astronomici più potenti e misteriosi. Questi eventi transitori consistono in esplosioni che emettono più energia in un millisecondo di quanta ne emetta il Sole in tre giorni. Sebbene la maggior parte dei burst duri solo pochi millisecondi, in alcuni rari casi è stato riscontrato che gli FRB si ripetono. Sebbene gli astronomi non siano ancora sicuri delle cause e le opinioni varino, gli osservatori dedicati e le collaborazioni internazionali hanno aumentato drasticamente il numero di eventi disponibili per lo studio.
Uno dei principali osservatori è il Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME), un radiotelescopio di nuova generazione situato presso il Dominion Radio Astrophysical Observatory (DRAO) nella British Columbia, in Canada. Grazie al suo grande campo visivo e all’ampia copertura di frequenza, questo telescopio è uno strumento indispensabile per rilevare gli FRB (più di 1.000 sorgenti ad oggi!). Utilizzando un nuovo tipo di algoritmo, la collaborazione CHIME/FRB ha trovato prove di 25 nuovi FRB ripetuti nei dati CHIME, rilevati tra il 2019 e il 2021. La collaborazione CHIME/FRB comprende astronomi e astrofisici provenienti da Canada, Stati Uniti, Australia, Taiwan e India. Nonostante la loro natura misteriosa, gli FRB sono onnipresenti e le migliori stime indicano che gli eventi arrivano sulla Terra circa un migliaio di volte al giorno in tutto il cielo. Nessuna delle teorie o dei modelli proposti finora è in grado di spiegare completamente tutte le proprietà dei burst o delle sorgenti.

Com’è nato CHIME

CHIME è stato originariamente progettato per misurare la storia dell’espansione dell’Universo attraverso la rilevazione dell’idrogeno neutro. Circa 370.000 anni dopo il Big Bang, l’Universo era permeato da questo gas e gli unici fotoni erano la radiazione relitta del Big Bang – il fondo cosmico a microonde (CMB) – o quella rilasciata dagli atomi di idrogeno neutro. Per questo motivo, gli astronomi e i cosmologi si riferiscono a questo periodo come “Età Oscura”, che terminò circa 1 miliardo di anni dopo il Big Bang, quando le prime stelle e galassie iniziarono a reionizzare l’idrogeno neutro (l’Era della Reionizzazione). In particolare, CHIME è stato progettato per rilevare la lunghezza d’onda della luce che l’idrogeno neutro assorbe ed emette, nota come linea dell’idrogeno a 21 centimetri. In questo modo, gli astronomi hanno potuto misurare la velocità di espansione dell’Universo durante i “Secoli bui” e fare confronti con le successive ere cosmologiche osservabili. Da allora, tuttavia, CHIME si è dimostrato ideale per lo studio degli FRB, grazie al suo ampio campo visivo e alla gamma di frequenze che copre (da 400 a 800 MHz). Come ha spiegato a Universe Today Ziggy Pleunis, borsista di Dunlap e autore principale, ogni FRB è descritto dalla sua posizione nel cielo e da una quantità nota come misura di dispersione (DM). Questa si riferisce al ritardo temporale dalle alte alle basse frequenze causato dalle interazioni del burst con la materia mentre viaggia nello spazio. In un documento pubblicato nell’agosto 2021, la collaborazione CHIME/FRB ha presentato il primo catalogo di grandi campioni di FRB contenente 536 eventi rilevati da CHIME tra il 2018 e il 2019, tra cui 62 burst provenienti da 18 sorgenti ripetute precedentemente segnalate.

Le sorgenti che si ripetono

Per quest’ultimo studio, Pleunis e i suoi colleghi si sono affidati a un nuovo algoritmo di raggruppamento che cerca eventi multipli co-localizzati nel cielo con DM simili.  Con l’aiuto di questo nuovo algoritmo, la collaborazione CHIME/FRB ha individuato 25 nuove sorgenti che si ripetono, quasi raddoppiando il numero disponibile per lo studio. Inoltre, il team ha notato alcune caratteristiche molto interessanti che potrebbero fornire indicazioni sulle loro cause e caratteristiche. Se contiamo attentamente tutti i nostri fast radio burst e le sorgenti che si ripetono, scopriamo che solo circa il 2,6% di tutti i fast radio burst che scopriamo si ripete.  I ricercatori coinvolti nel progetto hanno rivelato che:

“Non possiamo escludere che le sorgenti per le quali finora abbiamo visto un solo burst, alla fine mostrino anche burst ripetuti. È possibile che tutte le sorgenti di fast radio burst si ripetano, ma che molte sorgenti non siano molto attive. Qualsiasi spiegazione dei fast radio burst dovrebbe essere in grado di spiegare perché alcune sorgenti sono iperattive mentre altre sono per lo più silenziose“.

Questi risultati potrebbero contribuire a informare le indagini future, che potranno beneficiare dei radiotelescopi di nuova generazione che diventeranno operativi nei prossimi anni.