La strana origine simile a una bolla di misteriose esplosioni radio da record

Il telescopio spaziale Hubble rivela lo strano luogo in cui è nata un'esplosione da record.

• Il burst radio veloce (FRB) è il più potente e il più lontano mai realizzato
• Gli astronomi scoprono che i lampi radio veloci non hanno avuto origine in una singola galassia ma piuttosto in un gruppo di galassie in cammino verso una possibile fusione.

Nell’estate del 2022, gli astronomi hanno rilevato il più potente lampo radio veloce (FRB) mai osservato. E proveniente da un sito risalente alla metà del la grande esplosioneÈ stato anche il FRB più distante finora osservato.

Ora, guidato dagli astronomi Università nordoccidentale Abbiamo individuato il luogo di nascita di questo straordinario oggetto, che è davvero intrigante.

Utilizzando immagini da NASA'S Telescopio spaziale Hubblei ricercatori hanno fatto risalire l'FRB alla sua inesistenza Uno Galaxy ma almeno un gruppo Sette Galassie. Le galassie dell'ammasso sembrano interagire tra loro, forse addirittura sulla via di una possibile fusione. Tali ammassi di galassie sono rari e potrebbero aver creato le condizioni che innescano lampi radio veloci.

Questa scoperta inaspettata potrebbe mettere in discussione i modelli scientifici su come e cosa produce gli FRB.

Un'immagine del telescopio spaziale Hubble della galassia che ospita un lampo radio eccezionalmente veloce e potente, FRB 20220610A. La sensibilità e la nitidezza di Hubble rivelano un ammasso compatto di molteplici galassie che potrebbero essere in fase di fusione. Esistevano quando l'universo aveva solo 5 miliardi di anni. FRB 20220610A è stato scoperto per la prima volta il 10 giugno 2022 dal radiotelescopio Australian Square Kilometer Array Pathfinder (ASKAP) nell'Australia occidentale. Il Very Large Telescope dell'Osservatorio Europeo Australe in Cile ha confermato che il lampo radio veloce proveniva da molto lontano. Credito immagine: NASA, ESA, STScI, Alexa Gordon (NW)

“Senza le immagini di Hubble, rimane un mistero se questo lampo radio veloce abbia avuto origine da una singola galassia omogenea o da qualche tipo di sistema interagente”, ha affermato Alexa Gordon della Northwestern University, che ha guidato lo studio. “Sono questi tipi di ambienti – questi ambienti esotici – che ci stanno spingendo verso una migliore comprensione del mistero dei lampi radio veloci”.

Gordon ha presentato questa ricerca durante il 243esimo incontro dell'American Astronomical Society a New Orleans, in Louisiana. “Rilevamento dell'ambiente di lampi radio veloci più distante utilizzando il telescopio spaziale Hubble” il 9 gennaio come parte di una sessione su “Fenomeni di alta energia e loro origine“.

Gordon è una studentessa laureata in astronomia presso il Weinberg College of Arts and Sciences della Northwestern University, dove è stata consigliata dal coautore dello studio Wen-Fei Fong, professore associato di fisica e astronomia. Fung e Gordon sono anche membri del Centro per l'esplorazione e la ricerca interdisciplinare in astrofisica (CIERA).

Nascita da una bolla?

I lampi radio veloci (FRB) si attivano e scompaiono in pochi millisecondi: sono lampi radio brevi e potenti che generano più energia in un lampo veloce di quella che il nostro Sole emette in un anno intero. Il fast radio burst (FRB) da record (soprannominato FRB 20220610A) è stato ancora più estremo dei suoi predecessori.

Non solo era quattro volte più attivo dell’FRB più vicino, ma era anche l’FRB più distante mai scoperto. Quando ebbe origine FRB 20220610A, l’universo aveva solo 5 miliardi di anni. (Per fare un confronto, l’universo ha ora 13,8 miliardi di anni.)

Un'immagine del telescopio spaziale Hubble della galassia che ospita un lampo radio eccezionalmente veloce e potente, FRB 20220610A. La sensibilità e la nitidezza di Hubble rivelano un ammasso compatto di molteplici galassie che potrebbero essere in fase di fusione. Esistevano quando l'universo aveva solo 5 miliardi di anni. FRB 20220610A è stato scoperto per la prima volta il 10 giugno 2022 dal radiotelescopio Australian Square Kilometer Array Pathfinder (ASKAP) nell'Australia occidentale. Il Very Large Telescope dell'Osservatorio Europeo Australe in Cile ha confermato che il lampo radio veloce proveniva da molto lontano. Credito immagine: NASA, ESA, STScI, Alexa Gordon (NW)

Nelle prime osservazioni, l’esplosione sembrava aver avuto origine vicino a una bolla amorfa non identificata, che inizialmente gli astronomi pensavano fosse una singola galassia irregolare o un gruppo di tre galassie distanti. Ma, in un nuovo sviluppo, le immagini nitide scattate da Hubble ora indicano che il blob potrebbe essere composto da almeno sette galassie molto vicine l’una all’altra. In effetti, le galassie sono così vicine tra loro che potrebbero stare tutte nella nostra galassia via Lattea.

“Ci sono prove che i membri del gruppo interagiscono”, ha detto Fong. “In altre parole, potrebbero essere materiale commerciale o forse in via di fusione. Questi ammassi di galassie (chiamati ammassi compatti) sono ambienti incredibilmente rari nell'universo e sono le strutture galattiche più dense che conosciamo.”

“Questa interazione potrebbe innescare esplosioni di formazione stellare”, ha detto Gordon. “Ciò potrebbe indicare che l’antenato di FRB 20220610A era associato a una popolazione di stelle abbastanza recente, il che corrisponde a ciò che abbiamo imparato da altri FRB”.

“Sebbene finora siano stati rilevati centinaia di eventi FRB, solo una piccola parte di essi è stata mappata nelle galassie che li ospitano”, ha affermato il coautore dello studio Yuexin (Vic) Dong, ricercatore laureato della NSF e PhD in astronomia. studente nel laboratorio di Fung e membro del CIERA. “All'interno di questa piccola frazione, solo pochi provenivano dal denso ambiente galattico, ma nessuno è stato visto in un gruppo così compatto. Quindi, il loro luogo di nascita è davvero raro.”

Esplosioni misteriose

Sebbene gli astronomi abbiano rilevato fino a 1.000 lampi radio veloci da quando sono stati rilevati per la prima volta nel 2007, le fonti dietro i lampi accecanti rimangono in gran parte incerte. Sebbene gli astronomi non abbiano ancora raggiunto un consenso sui potenziali meccanismi alla base degli FRB, generalmente concordano sul fatto che gli FRB devono coinvolgere un oggetto compatto, come un FRB. Buco nero O Stella di neutroni.

Rivelando la vera natura dei lampi radio veloci, gli astronomi sono stati in grado non solo di conoscere fenomeni misteriosi, ma anche di conoscere la vera natura dell'universo stesso. Quando le onde radio provenienti da lampi radio veloci finalmente incontreranno i nostri telescopi, avranno viaggiato per miliardi di anni dal lontano universo primordiale. Durante questo viaggio attraverso l'universo, interagiscono con i materiali lungo il percorso.

“Le onde radio, in particolare, sono sensibili a qualsiasi materiale che si frappone lungo la linea di vista, dalla posizione dell'FRB a noi”, ha detto Fung. “Ciò significa che le onde devono viaggiare attraverso qualsiasi nube di materiale intorno al luogo del lampo radio veloce, attraverso la galassia ospite, attraverso l'universo e infine attraverso la Via Lattea. Attraverso il ritardo temporale nel segnale FRB stesso, possiamo misurare la somma di tutti questi contributi”.

Per esplorare ulteriormente gli FRB e le loro origini, gli astronomi devono scoprirne e studiarne di più. Mentre la tecnologia continua a diventare più sensibile, Gordon afferma che altre scoperte – e forse anche la cattura di lampi radio incredibilmente deboli e veloci – sono proprio dietro l’angolo.

“Con un campione più ampio di FRB distanti, possiamo iniziare a studiare l'evoluzione degli FRB e le loro caratteristiche ospiti collegandoli a quelli vicini e forse anche iniziare a identificare gruppi più esotici”, ha detto Dong.

“Nel prossimo futuro, gli esperimenti sugli FRB aumenteranno la loro sensibilità, portando a un tasso senza precedenti di FRB rilevati a queste distanze”, ha detto Gordon. “Gli astronomi impareranno presto quanto sia unico l’ambiente di questo lampo radio veloce”.

Riferimento: “Esplosione radio veloce in un ammasso di galassie compatto a Z “~1” Scritto da Alexa C. Gordon, Wen-fai Fong, Sunil Simha, Yuxin Dong, Charles D. Kilpatrick, Adam T. Deller, Stuart D. Ryder, Tarraneh Eftekhari, Marcin Glowacki, Lachlan Marnoch, August R. Muller , Anya E. Nugent, Antonella Palmez, J. Xavier Prochaska, Mark Ravelski, Ryan M. Shannon e Nicholas Tychos, 17 novembre 2023, Astrofisica > Astrofisica delle galassie.
arXiv:2311.10815

Lo studio è stato sostenuto dalla National Science Foundation (numeri di riconoscimento AST-1909358, AST-2047919 e AST-2308182), dalla David and Lucile Packard Foundation, dalla Alfred P. Sloan Foundation, dalla Research Foundation for the Advancement of Science e dalla NASA ( numero di premio GO-17277). Gli astronomi hanno scoperto per la prima volta FRB 20220610A utilizzando il radiotelescopio Pathfinder dell'Australian Square Kilometer Array nell'Australia occidentale, quindi hanno confermato la sua origine con l'Osservatorio europeo meridionale. Telescopio molto grande In Cile.