Questi eventi transitori consistono in esplosioni che emettono più energia in un millisecondo di quanta ne emetta il Sole in tre giorni. La maggior parte delle esplosioni dura solo pochi millisecondi ma alcuni FRB si ripetono per lo più in modo irregolare. Gli astronomi ancora non sono sicuri di cosa ci sia all'origine di tali eventi ma osservatori dedicati e collaborazioni internazionali hanno ampliato notevolmente i casi di 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 Columbia Britannica, in Canada. Grazie al suo ampio campo visivo e all'ampia copertura di frequenza, questo telescopio è uno strumento indispensabile per rilevare gli FRB.
Utilizzando un nuovo tipo di algoritmo, la collaborazione CHIME/FRB, che comprende astronomi e astrofisici provenienti da Canada, Stati Uniti, Australia, Taiwan e India, ha trovato prove di 25 nuovi FRB ripetuti nei dati rilevati tra il 2019 e il 2021.

 

FRB: segnali misteriosi

Nessuna delle teorie o dei modelli proposti fino ad oggi può spiegare completamente tutte le proprietà delle esplosioni o delle sorgenti. Eppure, sono onnipresenti e le migliori stime indicano che arrivano sulla Terra circa mille volte al giorno in tutto il cielo.

Mentre si ritiene che alcuni siano causati da stelle di neutroni e buchi neri (attribuibili all'elevata densità di energia dell'ambiente circostante), altri continuano a sfidare la classificazione. Per questo motivo, parallelamente ci sono altre teorie che vanno da pulsar e magnetar a GRB e comunicazioni extraterrestri.

CHIME è stato originariamente progettato per misurare la storia dell'espansione dell'Universo attraverso il rilevamento dell'idrogeno neutro.
Circa 370.000 anni dopo il Big Bang, l'Universo era permeato da questo gas e gli unici fotoni erano o la radiazione residua del Big Bang (il Cosmic Microwave Background, CMB) o quella rilasciata da atomi di idrogeno neutro. Per questo motivo, astronomi e cosmologi si riferiscono a questo periodo come alla "Dark Age" (Epoca 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). Nello specifico, 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 con cui l'Universo si stava espandendo durante i "secoli bui" e fare confronti con le ere cosmologiche successive che sono osservabili. Tuttavia, da allora 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).


Nuovo algoritmo

In un documento pubblicato nell'agosto 2021, la collaborazione CHIME/FRB ha presentato il primo catalogo di FRB contenente 536 eventi rilevati da CHIME tra il 2018 e il 2019, inclusi 62 burst da 18 fonti ripetute.
Per questo ultimo studio, Ziggy Pleunis e i suoi colleghi si sono affidati a un nuovo algoritmo di clustering che cerca più eventi co-localizzati nel cielo con Dispersion Measure (DM) simili. Questo valore si riferisce al ritardo temporale che si registra passando dalle alte alle basse frequenze ed è causato dalle interazioni della radiazione con il materiale ionizzato incontrato nel suo viaggio verso la Terra.

"Possiamo misurare la posizione nel cielo del lampo radio veloce e misurare la dispersione fino ad una certa precisione che dipende dal design del telescopio che viene utilizzato", ha affermato Pleunis.
"L'algoritmo di clustering considera tutti i lampi radio veloci rilevati dal telescopio CHIME e cerca ammassi di FRB che abbiano posizioni nel cielo coerenti e misure di dispersione all'interno delle incertezze di misurazione. Quindi eseguiamo vari controlli per assicurarci che i lampi in un ammasso stiano realmente arrivando dalla stessa fonte".

Degli oltre 1.000 FRB rilevati fino ad oggi, solo 29 sono stati identificati di natura ricorrente. Inoltre, è stato riscontrato che praticamente tutti gli FRB ripetuti si ripetono in modo irregolare.
L'unica eccezione è FRB 180916, scoperto dai ricercatori di CHIME nel 2018 (e segnalato nel 2020) che pulsa ogni 16,35 giorni. Con l'aiuto di questo nuovo algoritmo, la collaborazione CHIME/FRB ha rilevato 25 nuove fonti ripetute, raddoppiando quasi il campione disponibile.

"Per molte delle nuove sorgenti abbiamo rilevato solo pochi burst, il che rende le sorgenti abbastanza inattive. Quasi inattivo come le fonti che abbiamo visto solo una volta", ha detto Pleunis. "Non possiamo quindi escludere che le fonti per le quali finora abbiamo visto solo un burst, alla fine mostreranno anche burst ripetuti. È possibile che tutte le sorgenti di burst radio veloci alla fine si ripetano, ma che molte sorgenti non siano molto attive".
"Qualsiasi spiegazione per i lampi radio veloci dovrebbe essere in grado di spiegare perché alcune fonti sono iperattive mentre altre sono per lo più silenziose".

Il nuovo studio è stato pubblicato sul The Astrophysical Journal.