Il Fast Radio Burst più antico sfida le sue origini

E se il lampo di onde radio più distante mai registrato potesse cambiare radicalmente la nostra comprensione dei fenomeni cosmici e dell'infanzia dell'universo? Non è fantascienza; è la profonda implicazione di FRB 20240304B, il Fast Radio Burst (FRB) più distante fino ad oggi. Il telescopio MeerKAT ha inizialmente rilevato questo burst, e il James Webb Space Telescope della NASA ha meticolosamente individuato la sua galassia ospite, permettendo agli astronomi di confermare la sua incredibile distanza e le sue caratteristiche inaspettate.

Scoperti per la prima volta nel 2007, gli FRB sono enigmatici lampi di emissione radio, della durata di millisecondi, provenienti dall'universo distante, le cui origini rimangono in gran parte un mistero. Il team MeerTRAP ha rilevato FRB 20240304B il 4 marzo 2024. Il suo segnale ha viaggiato per oltre 11 miliardi di anni per raggiungere la Terra, originandosi da un'epoca in cui l'universo aveva solo 3 miliardi di anni, durante il picco della formazione stellare noto come “mezzogiorno cosmico” (cosmic noon). Questa notevole scoperta, con un redshift di 2.148, più che raddoppia la portata del redshift degli FRB precedentemente localizzati, spingendo il nostro confine osservativo più in profondità nella giovinezza dell'universo, come riportato dalla NASA.

Una piccola galassia sfida teorie importanti

Uno degli aspetti più affascinanti di FRB 20240304B è la sua galassia ospite. Gli astronomi si aspettavano una galassia massiccia e ben formata, tipica di altre galassie ospite di FRB. Invece, il telescopio Webb ha rivelato una piccola galassia nana, che forma attivamente stelle, eppure 1.000 volte meno massiccia del previsto. Come ha affermato Manisha Caleb dell'Università di Sydney, autrice principale dello studio pubblicato su Science: “Pensavamo sarebbe stata una galassia grande e ben formata con molte stelle, e invece era una piccola galassia nana, anche se stava attivamente formando stelle”. Ben Stappers dell'Università di Manchester, coautore, ha aggiunto: “La galassia ospite si distingue nell'intero campione di galassie che abbiamo. E non era affatto quello che ci aspettavamo”.

Questa inaspettata galassia ospite ha implicazioni significative per le nostre teorie su cosa crei questi potenti burst. Una delle ipotesi principali suggerisce che gli FRB potrebbero derivare dalla fusione di due stelle di neutroni. Tuttavia, questo processo richiederebbe tipicamente miliardi di anni, il che implicherebbe che gli FRB dovrebbero originarsi in galassie più vecchie con popolazioni stellari più evolute. Questa galassia nana, con la maggior parte delle sue stelle potenzialmente formatesi in soli 30 milioni di anni, contraddice direttamente questa idea. Caleb ha dichiarato inequivocabilmente: “Il nostro lavoro suggerisce che è molto improbabile che questo FRB sia stato prodotto da una fusione”.

Maggiore supporto per i magnetar

Invece, questa scoperta fornisce un forte supporto a una teoria alternativa: che gli FRB si originino da giovani stelle di neutroni altamente magnetiche note come magnetar. Un magnetar, nato dall'esplosione di una supernova di una stella massiccia, potrebbe produrre un FRB relativamente in fretta. La natura giovane e attivamente formante stelle della galassia ospite di FRB 20240304B si adatta perfettamente al modello dei magnetar. Non si tratta solo di un dibattito accademico; comprendere il progenitore degli FRB è cruciale per sbloccare il loro pieno potenziale come sonde cosmiche.

Infatti, l'intensa formazione stellare durante il “mezzogiorno cosmico” avrebbe prodotto numerose stelle massicce, molte delle quali avrebbero terminato la loro vita come supernove, lasciando dietro di sé magnetar. La presenza di FRB 20240304B in un tale ambiente suggerisce fortemente un collegamento tra questi potenti burst e le popolazioni stellari giovani ed energetiche, convalidando l'ipotesi dei magnetar per questo evento specifico e potenzialmente per molti altri.

FRB come “torce cosmiche”

L'immensa distanza di FRB 20240304B lo rende più di una semplice fonte di fascino; si trasforma in uno strumento inestimabile per mappare la materia e le strutture altrimenti invisibili che permeano il cosmo. Come lo descrive il coautore J. Xavier Prochaska dell'Università della California, Santa Cruz: “Un fast radio burst è quasi come una torcia cosmica. Illumina tutto lungo il percorso. Porta un'impronta di tutto ciò che attraversa, quindi puoi usarlo per tracciare la 'rete cosmica' – la materia e le strutture altrimenti invisibili che incontra lungo il cammino”.

Il team ha trovato l'impronta di due strutture cosmiche nel segnale dell'FRB: un ammasso di galassie precedentemente sconosciuto con un redshift di 0,3 (circa 3,5 miliardi di anni luce dalla Terra) e il vicino ammasso della Vergine, che si trova a circa 54 milioni di anni luce dalla Terra. Analizzando queste impronte, gli scienziati possono imparare di più sulla distribuzione della materia – sia visibile che invisibile – tra la sorgente FRB e la Terra. Questa capacità di sondare il mezzo intergalattico attraverso distanze cosmiche così vaste offre un'opportunità senza precedenti per studiare l'evoluzione della struttura dell'universo, rivelando segreti sulla rete cosmica che altrimenti rimarrebbero nascosti.

Le scoperte di FRB 20240304B segnano un significativo passo avanti nell'astrofisica. Osservando questi eventi fugaci ed energetici dall'universo primordiale, stiamo ottenendo una comprensione più chiara dei processi fondamentali che hanno plasmato il cosmo, dalla formazione stellare alle misteriose origini degli FRB stessi. Man mano che nuove strutture e strumenti per i radiotelescopi continueranno a entrare in funzione, il potenziale per scoprire e caratterizzare FRB ancora più distanti crescerà indubbiamente, con il James Webb Space Telescope che rimarrà essenziale per svelare i misteri delle loro galassie ospite e dell'universo primordiale che illuminano.