Un nuovo studio rivela che i lampi radio veloci provengono da galassie massicce

Gli scienziati hanno scoperto che gli strani fenomeni cosmici noti come lampi radio veloci hanno più probabilità di verificarsi nelle galassie più grandi che in quelle più piccole, svelando a loro volta i segreti su come si formano le cosiddette magnetar.

I lampi radio veloci (FRB), che sono brevi e intensi lampi di onde radio provenienti dallo spazio, sono stati scoperti per la prima volta nel 2007 e si ritiene che siano causati da stelle di neutroni altamente magnetizzate chiamate magnetar.

Ora, secondo un nuovo articolo nel diario NaturaÈ più probabile che gli FRB siano osservati nelle grandi galassie con formazione stellare che nelle galassie di massa inferiore. Ciò suggerisce che le magnetar stesse potrebbero formarsi come risultato della fusione di due stelle e della loro esplosione in un’enorme supernova.

“L’immensa potenza delle magnetar le rende alcuni degli oggetti più affascinanti ed estremi dell’universo”, ha detto in una dichiarazione il coautore dell’articolo Kritti Sharma, uno studente laureato del Caltech. “Si sa molto poco sulle cause della formazione della magnetar dopo la morte delle stelle massicce. Il nostro lavoro aiuta a rispondere a questa domanda.”

Gli FRB durano in genere solo pochi millisecondi, ma nonostante la loro breve durata, sono incredibilmente potenti, a volte rilasciano più energia in pochi millisecondi di quella che il sole rilascia in un giorno intero. Le origini di queste esplosioni di energia hanno sconcertato gli scienziati per anni, ma ricerche recenti hanno fortemente suggerito che le magnetar potrebbero essere responsabili.

Le magnetar sono un raro tipo di stella di neutroni con un campo magnetico straordinariamente potente, 100 miliardi di volte più forte di quello terrestre. Le stesse stelle di neutroni sono ciò che resta di stelle massicce esplose in supernove e poi collassate, accumulando un’enorme quantità di materia in un nucleo piccolo e denso. Le magnetar sono una forma specifica e altamente magnetizzata di stelle di neutroni che possono emettere intense esplosioni di radiazioni.

Le magnetar erano uno dei principali candidati per le sorgenti FRB, data la loro capacità di rilasciare grandi quantità di energia in brevi periodi di tempo. Nel 2020altro Natura L’articolo ha rivelato che un FRB è stato rilevato per la prima volta all’interno della nostra galassia, proveniente da una magnetar conosciuta, rafforzando la teoria secondo cui le magnetar potrebbero essere responsabili di almeno alcuni FRB.

Secondo il nuovo Natura Nel documento, i ricercatori del Caltech hanno utilizzato un array radio chiamato Deep Synoptic Array-110 (DSA-110) per analizzare la galassia natale di 30 FRB attorno all’universo osservabile.

“DSA-110 ha più che raddoppiato il numero di FRB con galassie ospiti conosciute”, ha affermato nella dichiarazione il coautore Vikram Ravi, assistente professore di astronomia al Caltech. “Questo è ciò per cui abbiamo creato l’array.”

Hanno scoperto che gli FRB sono più comuni nelle galassie con formazione stellare massiccia che nelle galassie con formazione stellare di massa inferiore. Ciò è stato sorprendente, poiché in precedenza i ricercatori pensavano che gli FRB si verificassero allo stesso modo in tutti i tipi di galassie. Ciò suggerisce anche che se gli FRB sono più comuni nelle galassie massicce, lo sono anche le magnetar.

Le galassie massicce tendono ad essere più ricche di metalli, poiché questi metalli sono prodotti dalle stelle e dispersi quando esplodono in una supernova.

“Nel corso del tempo, man mano che le galassie crescono, generazioni successive di stelle le arricchiscono di metalli mentre si evolvono e muoiono”, ha detto Ravi.

Le stelle ricche di metalli tendono a diventare molto più grandi delle stelle prive di metalli, e le stelle più grandi spesso muoiono in una supernova piuttosto che svanire nell’oscurità. Le stelle massicce si trovano spesso anche nei sistemi binari e possono rubarsi materiale a vicenda, il che potrebbe portare alla fusione delle due stelle.

“Una stella con più contenuto di metalli si gonfia, guida il trasferimento di massa, culminando in una fusione, formando così una stella ancora più massiccia con un campo magnetico totale maggiore di quello che avrebbe avuto la singola stella”, ha spiegato Sharma.

Pertanto, poiché gli FRB sono più comuni nelle galassie ricche di metalli, anche le magnetar si stanno formando in questo ambiente ricco di metalli, che è noto per promuovere la fusione delle stelle, suggerendo che le magnetar potrebbero originarsi da fusioni stellari.

“Questo risultato è una pietra miliare per l’intero team DSA. Molti degli autori di questo articolo hanno contribuito a costruire DSA-110”, ha affermato Ravi. “E il fatto che DSA-110 sia così efficace nel localizzare gli FRB fa ben sperare per il successo di DSA-2000.”

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Riferimenti

Sharma, K., Ravi, V., Connor, L., Law, C., Ocker, S.K., Sherman, M., Kosogorov, N., Faber, J., Hallinan, G., Harnach, C., Hellbourg , G., Hobbs, R., Hodge, D., Hodges, M., Lamb, J., Rasmussen, P., Somalwar, J., Weinreb, S., Woody, D.,. . . Yao, Y. (2024). Presenza preferenziale di lampi radio veloci nelle galassie massicce con formazione stellare. Natura, 635 (8037), 61–66. https://doi.org/10.1038/s41586-024-08074-9

Bochenek, CD, Ravi, V., Belov, KV, Hallinan, G., Kocz, J., Kulkarni, SR e McKenna, DL (2020). Un lampo radio veloce associato a una magnetar galattica. Natura, 587 (7832), 59–62.