Una nuova rapida esplosione radio è stata trovata in un’area che non dovrebbe avere alcuna sorgente

Ingrandisci / Rappresentazione artistica di un’esplosione ad alta energia che emana dalla superficie di una magnetar.

Le esplosioni radio veloci erano un mistero quando furono osservate per la prima volta. All’inizio, ogni FRB ha seguito lo stesso schema: un’enorme ondata di energia a lunghezze d’onda radio che è durata meno di un secondo, poi l’esplosione è scomparsa, per non ripetersi mai. Inizialmente sospettavamo che gli FRB potessero essere un malfunzionamento hardware nei nostri rilevatori, ma nel tempo la frequenza dei flussi ci ha convinto che fossero reali.

Da allora, ci siamo identificati Fonti di frequenti scoppi e collegare gli FRB a una sorgente che produce energia al di fuori della banda radio. Questo alla fine ci ha aiutato a puntare il dito da una fonte: magnetar, o stelle di neutroni che hanno campi magnetici molto intensi.

Ora, la realtà è andata e la chiave della scimmia è stata gettata in questa bella e semplice interpretazione. È stata identificata una nuova fonte ripetitiva per gli FRB, ed è in un luogo in cui non ci aspetteremmo di trovare magneti. Questo non significa che la fonte no di una magnetar, ma dobbiamo ricorrere ad alcune insolite spiegazioni per la sua formazione.

neutroni rotanti

Una magnetar è una forma di stella di neutroni, che è ciò che rimane dopo che una stella abbastanza massiccia da generare una supernova ma non abbastanza massiccia da formare un buco nero è collassata. Quando questo residuo viene compresso in una zuppa di neutroni, il materiale della stella di neutroni si restringe fino a raggiungere una larghezza di soli 20 chilometri. Questo oggetto compatto eredita tutta l’energia di rotazione della sua stella madre, facendola ruotare a una velocità rapida, spesso potenziata dall’aggiunta di materia che cade dal suo ambiente.

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In molti casi, questa rapida rotazione si traduce in pulsar, che sono stelle di neutroni con sorgenti di radiazioni che sembrano lampeggiare rapidamente mentre la stella ruota. In altri, la stella di neutroni finisce con un intenso campo magnetico, che la rende una magnetar. Le intense linee del campo magnetico della magnetar sono mosse dalla sua rotazione, spesso risultando in interazioni ad alta energia con il suo ambiente.

Ma questi fenomeni ad alta energia non tendono a durare a lungo, almeno da un punto di vista astronomico. Tutte queste interazioni energetiche con l’ambiente fanno sì che la stella di neutroni disperda energia, rallentando la sua rotazione e riducendo l’intensità della luce che produce. Ad esempio, si pensa che i treni magnetici abbiano una durata di soli 10.000 anni prima di svanire in un’esistenza più tranquilla.

Inoltre, la supernova che forma le stelle magnetar si trova in stelle relativamente giovani, in genere di pochi milioni di anni.

Questa combinazione – una morte stellare precoce e una breve vita magnetica – significa che ci aspettiamo di vedere magnetar solo in regioni con abbondanza di stelle giovani. Si presumeva che gli ammassi stellari più vecchi avessero visto la formazione di magnetar e fossero sbiaditi miliardi di anni fa.

Da dove veniva?

Il nuovo lavoro, condotto da un grande team internazionale, includeva il seguito della scoperta di un’altra fonte FRB ripetuta, chiamata FRB 20200120E. Per determinare dove si trova FRB 20200120E, il team si è rivolto alla potenza di analisi della rete interferometrica molto lunga europea, che può utilizzare fino a 22 telescopi. diffuso in tutto il mondo. Il team è stato in grado di ottenere abbastanza di quei telescopi puntati verso la sorgente ripetitiva per visualizzare cinque singoli FRB.

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Il modo in cui funziona la ricostruzione dei dati da questi diversi telescopi, un singolo splash non ci darà una posizione esatta. In alternativa, è possibile identificare un insieme di potenziali siti. Combinando i siti che corrispondono a ciascuna di queste esplosioni, i ricercatori sono stati in grado di fornire una potenziale posizione per la sorgente FRB.

Questa sorgente si è rivelata essere un ammasso globulare di stelle nella vicina galassia M81. Sulla base della restante incertezza relativa alla posizione di FRB 20200120E e alla frequenza degli ammassi globulari all’interno di M81, il team di ricerca stima che le probabilità di non avere FRB 20200120E in questo ammasso globulare siano di circa 1 su 10.000.

Una ricerca in questo sito non ha rivelato una fonte coerente di segnali radio. Non sono state trovate fonti di alta energia, sulla base di ricerche con telescopi a raggi X e raggi gamma. Pertanto, non c’è un chiaro oggetto ad alta energia lì.

Cosa c’è di vecchio e di nuovo di nuovo?

Questo sito è strano. La più caratteristica degli ammassi globulari è che sono costituiti da gruppi di stelle antiche. È improbabile che una supernova si sia formata da stelle di neutroni miliardi di anni fa. Quindi questo probabilmente escluderebbe la presenza di magneti, giusto?

Non completamente. Alcuni meccanismi possono produrre una magnetar senza una supernova o molto tempo dopo che si è verificata. Questi meccanismi dipendono principalmente da una stella compagna vicina. Se la compagna fosse una stella normale, potrebbe alimentare la materia in una nana bianca fino a quando la nana non collassa in una stella di neutroni. Oppure diversi gruppi di nane bianche e stelle di neutroni possono fondersi, producendo anche una stella di neutroni. Infine, sappiamo che un compagno ordinario può “girare” una stella di neutroni precedentemente quiescente alimentandola di materia.

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Ognuno di questi processi potrebbe produrre una magnetar all’interno di un gruppo di stelle antiche. Può essere difficile stabilire quale eventuale operazione abbia avuto luogo effettivamente in FRB 20200120E, data l’apparente assenza di attività non burst dal sito.

In ogni caso, i risultati suggeriscono che se il magnetismo è la fonte di tutti gli FRB, potremmo aspettarci di vederli in una gamma di ambienti molto più ampia di quella prevista prima di questa scoperta. Potremmo non voler escludere ancora la considerazione di fonti non magnetiche.

Natura, 2022. DOI: 10.1038 / s41586-021-04354-w (Informazioni sui DOI).

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