Uno dei misteri cosmici più recenti è quello dei lampi radio veloci (Fast Radio Burst, FRB). Si tratta di eventi transitori che provengono da fonti extragalattiche, e in pochi millisecondi trasportano una quantità di energia tra le più alte osservabili nell’Universo. Nonostante siano stati scoperti poco più di dieci anni fa, la loro origine rimane ancora incerta, alimentando gli sforzi della comunità astrofisica internazionale per comprenderne i processi fisici alla base.

In pochissimi casi finora, è stata anche rilevata un’emissione radio persistente associata a questi lampi veloci. Questa emissione continua, sempre in banda radio, potrebbe rappresentare un importante indizio per cercare di comprendere l’origine dei FRB.

Ora, studiando un FRB osservato di recente, uno studio internazionale guidato dall’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) ha permesso di individuare l’origine di questa emissione: si tratterebbe di una “bolla di plasma” che circonda la sorgente centrale.

L’emissione radio persistente dei lampi radio veloci

I ricercatori INAF e colleghi sono riusciti a rilevare l’emissione radio persistente più debole mai osservata finora per un FRB, quella associata al lampo veloce FRB20201124A, proveniente da una sorgente extragalattica a circa 1.3 miliardi di anni luce dalla Terra.

Le osservazioni, condotte con il Very Large Array, hanno permesso di misurare con precisione la debole emissione persistente proveniente dalla stessa posizione del lampo veloce, estendendo significativamente l’intervallo radio esplorato finora per questo tipo di oggetti. Ulteriori dati in diverse bande spettrali, dal millimetrico all’ottico, hanno permesso di escludere che l’emissione persistente fosse semplicemente legata a una regione di formazione stellare.

Tutti questi risultati confermano la previsione teorica secondo cui l’emissione radio persistente di questi FRB sarebbe generata da una “bolla di plasma” che circonda la sorgente centrale.

Cosa sarebbe questa “bolla di plasma”?

Il plasma è uno stato della materia in cui gli atomi sono ionizzati, cioè privati degli elettroni, formando così un gas di ioni ed elettroni liberi. Nei fenomeni astrofisici ad altissima energia, come in prossimità di oggetti compatti come stelle di neutroni o buchi neri, si possono generare regioni di plasma fortemente ionizzato.

Nel caso dei FRB, i ricercatori ritengono che attorno alla sorgente centrale del lampo radio veloce, probabilmente una magnetar o un sistema binario a raggi X ad alto tasso di accrescimento, si formi una “bolla” di questo plasma ionizzato. I venti generati dalla sorgente centrale “gonfiano” questa bolla di plasma, che a sua volta emette radiazione radio persistente.

La scoperta di questa regione nebulare è importante, perché permette di collegare fisicamente l’emissione persistente alla sorgente stessa del FRB, confermando così il modello teorico proposto in precedenza. Inoltre, aiuta ad affinare ulteriormente le ipotesi sulla natura del “motore” centrale alla base di questi misteriosi fenomeni cosmici.

Perché questo risultato è importante?

Questa scoperta rappresenta un importante passo avanti nella comprensione di questi misteriosi fenomeni cosmici. La maggior parte dei FRB non presenta emissione persistente: finora, questo tipo di emissione era stata associata soltanto a due FRB, ma con luminosità troppo elevate per poter verificare il modello teorico proposto.

Il caso di FRB20201124A, invece, grazie alla sua distanza non troppo elevata, ha permesso di misurare l’emissione persistente, confermando così il modello della “bolla di plasma”.

Comprendere l’origine dell’emissione persistente è cruciale per fare luce sulla natura dei FRB, uno dei fenomeni più enigmatici dell’astrofisica moderna. Ulteriori studi, sfruttando i più potenti radiotelescopi disponibili a livello globale, potranno aiutare a chiarire ulteriormente questo mistero, sulla base di questi nuovi risultati. E aprire nuove prospettive sulla fisica delle sorgenti che generano questi lampi radio veloci estremamente energetici.

Lo studio, pubblicato su Nature, è reperibile qui in versione pre-print.