I Fast Radio Burst sono eventi radio transitori scatenati da un fenomeno astrofisico ad alta energia.
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 fenomeni 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. 

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

"I lampi radio veloci sono uno dei più grandi misteri dell'astronomia", ha affermato Mohit Bhardwaj, che ha guidato lo studio ed è  membro della collaborazione canadese Hydrogen Intensity Mapping Experiment Fast Radio Burst (CHIME/FRB) e McWilliams Postdoctoral Fellow presso la Carnegie Mellon University. "Queste esplosioni radio estremamente potenti possono percorrere distanze cosmologiche ed emettere più energia di quella che fa il Sole in mille anni, nonostante durino solo pochi millesimi di secondo. Ancora più intrigante è questo, sebbene colpiscano la Terra all'incirca ogni minuto da ogni parte il cielo, la loro origine è ancora sconosciuta".

Tutti i 18 FRB dell'Universo locale, nel campione esaminato dalla squadra, provenivano da galassie a spirale o di tipo tardivo. Quindi, utilizzando questa osservazione e esaminiamo attentamente le proposte per la formazione delle sorgenti dei lampi radio veloci, il team ritiene che le supernovae con collasso del nucleo spossano essere il canale dominante per la formazione dei progenitori degli FRB. La morte di queste stelle massicce spesso porta alla formazione di buchi neri o stelle di neutroni.

"Questo lavoro identifica una tendenza intrigante che suggerisce che la maggior parte degli FRB locali probabilmente provengono da supernovae con collasso del nucleo", ha affermato Bridget Andersen, coautrice dello studio e attuale dottoranda. studente alla McGill University. "Negli studi futuri, sarà particolarmente interessante vedere se questa tendenza persiste con un numero maggiore di galassie ospiti localizzate".

Inoltre, il team segnala di non aver rilevato alcuna differenza significativa, nel campione analizzato, nelle proprietà dell'ospite degli FRB ripetuti e di quelli che, apparentemente non si ripetono e durano solo pochi millisecondi, invitando la comunità scientifica a indagare ulteriormente.


Riusciremo a svelare il mistero

"Guardando al futuro, mentre accumuliamo campioni più grandi di FRB osservati con maggiore precisione, possiamo esaminare ulteriormente queste distinzioni sia per gli FRB vicini che per quelli distanti", ha affermato Bhardwaj. “Conducendo analisi più approfondite, speriamo di affinare la nostra comprensione delle diverse origini degli FRB e potenzialmente di svelare i meccanismi sottostanti che guidano questi fenomeni cosmici, facendo luce sulla complessità dei lampi di segnali radio dell’universo”.

Il team CHIME/FRB ha recentemente raddoppiato il catalogo degli FRB noti che si ripetono e ha continuato a fare progressi nel campo e, con l'ultimo lavoro, sono state individuate le galassie ospiti dei nuovi FRB vicini.

Comprendere le origini degli FRB è una sfida fondamentale per l’astronomia contemporanea e, finora, gli FRB extragalattici si sono manifestati esclusivamente come fenomeni radio. Identificando le loro fonti, i cosmologi possono acquisire nuove conoscenze sugli ambienti astrofisici estremi che danno origine a questi segnali e sui meccanismi fisici che ne sono responsabili.

"La capacità di individuare la galassia da cui ha avuto origine l'FRB è stata fondamentale per questo studio. Ma con CHIME possiamo identificare solo le galassie ospiti degli FRB più vicini", ha spiegato il coautore Daniele Michilli, ora studioso post-dottorato presso il MIT Kavli Institute for Astrophysics and Space Research. "Stiamo costruendo nuovi telescopi CHIME "Outrigger" in Canada e negli Stati Uniti per consentire una precisa localizzazione del cielo per tutti gli FRB rilevati da CHIME. Questo rivoluzionerà il campo e ci consentirà di testare le idee qui avanzate".

Un’ipotesi prevalente che collega queste intense esplosioni di onde radio ai processi astrofisici coinvolge le stelle di neutroni, ha detto Bhardwaj. L’importanza di questa ipotesi è aumentata nel 2020 quando CHIME/FRB ha osservato lampi simili a FRB da una nota stella di neutroni altamente magnetizzata (SGR 1935+2154) nella nostra galassia, portando all’identificazione di una magnetar come una probabile fonte, ossia una stella giovane di neutroni che possiede un enorme campo magnetico.

"Indipendentemente dalla loro origine, queste brevi esplosioni rappresentano una grande promessa per gli studi cosmologici", ha detto Bhardwaj. “Per ciascun FRB, possiamo stimare la quantità di materia ionizzata attraversata dal segnale FRB nel percorso verso la Terra. Ciò posiziona inequivocabilmente gli FRB come una sonda molto promettente per studiare la distribuzione del gas ionizzato nella rete cosmica”.