Nuove scoperte sui lampi radio veloci e i campi magnetici

I lampi radio veloci (FRB) sono scoppi brevi e potenti di onde radio provenienti dello spazio. Durano solo pochi millisecondi e possono rilasciare tanta energia in quel tempo quanto il Sole ne fa in molti anni. I ricercatori sono molto interessati a questi lampi perché possono dirci di più sugli ambienti in cui si verificano. Una delle prime fonti di FRB ripetuti scoperte si chiama FRB 20121102A, che ha mostrato una Polarizzazione forte e chiara, il che significa che le onde radio erano allineate in una direzione particolare. Questo suggerisce che questi lampi provengono da ambienti complessi ed estremi.

Recentemente, gli scienziati hanno osservato che il modo in cui gli FRB sono polarizzati può cambiare a seconda della frequenza radio usata per misurarli. Questo significa che le onde radio possono perdere parte della loro polarizzazione mentre attraversano determinati materiali nello spazio. Tuttavia, è difficile studiare come questi cambiamenti avvengano nel tempo. La velocità con cui gli FRB vengono rilevati e quanto frequentemente i telescopi possono osservarli limitano la nostra comprensione della loro polarizzazione.

#FRB 20201124A e le sue osservazioni

Uno dei ripetitori, FRB 20201124A, ha fornito dati preziosi per studiare le variazioni di polarizzazione. Dalla sua scoperta da parte del Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME), molti lampi sono stati rilevati, portando a misurazioni dettagliate durante i periodi attivi. Queste osservazioni rivelano che sia le componenti di polarizzazione lineare che circolare possono cambiare nel tempo, e questo cambiamento è spesso accompagnato da un fenomeno noto come Misura di rotazione (RM). RM si riferisce al grado in cui l'orientamento della polarizzazione delle onde ruota mentre viaggiano attraverso un Campo Magnetico.

In questo studio, ci concentriamo su come la depolarizzazione e i campi magnetici si comportano nel tempo in FRB 20201124A. Utilizzando cambiamenti simultanei in RM e un'altra quantità chiamata Misura di dispersione (DM), abbiamo misurato la forza del campo magnetico lungo la linea di vista verso la fonte dell'FRB. I nostri risultati suggeriscono che sia la depolarizzazione che i cambiamenti del campo magnetico seguono lo stesso modello nel tempo, implicando che siano influenzati dal medesimo materiale circostante.

#Gli ambienti degli FRB

Si pensa che i lampi radio veloci si generino in ambienti unici, come vicino ai magnetar (un tipo di stella di neutroni con un potente campo magnetico) o alle stelle Be (stelle massicce che hanno dischi di gas densi intorno). Questi ambienti sono complessi e spesso consistono in plasma magneto-ionizzato, che è un miscuglio di particelle cariche e campi magnetici. L'interazione delle onde radio con questo mezzo ionizzato porta a cambiamenti nelle loro proprietà di polarizzazione.

Il primo FRB trovato a ripetersi, FRB 20121102A, ha mostrato un RM molto alto, indicando che si trovava in un ambiente magnetizzato complicato. Durante l'osservazione, un calo di RM ha anche suggerito che l'ambiente del lampo potrebbe cambiare nel tempo, probabilmente a causa di una nube di materiale in espansione attorno ad esso.

FRB 20201124A si è distinto per i suoi notevoli cambiamenti nella polarizzazione, inclusa la straordinaria inversione del suo RM. Tali inversioni sono state notate anche in altri FRB ripetuti, come FRB 20190520B, che mostra cambiamenti RM insoliti e valori DM elevati. Una spiegazione proposta per queste variazioni è la presenza di un magnetar in orbita attorno a una stella Be, con un disco di gas che influisce sulle onde radio.

#Misurare e analizzare le proprietà di polarizzazione

Per studiare FRB 20201124A, ci siamo concentrati sul misurare come la polarizzazione del lampo variava giorno per giorno. Questo è stato reso possibile analizzando un ampio set di dati raccolto durante i periodi attivi dell'FRB. L'evoluzione temporale delle proprietà di polarizzazione del lampo è stata esaminata da vicino, in particolare come il grado di polarizzazione lineare e RM cambiava nel tempo.

Il processo ha coinvolto l'adattamento dei dati osservati a modelli matematici per determinare proprietà chiave. Per questo studio, abbiamo applicato criteri specifici per selezionare lampi rilevanti, assicurandoci che i dati raccolti riflettessero misurazioni accurate della polarizzazione. Anche se non tutti i lampi hanno fornito misurazioni utilizzabili, i risultati dei campioni scelti ci hanno dato un'immagine più chiara delle fluttuazioni nella polarizzazione.

Raccogliendo lampi che soddisfacevano questi criteri di selezione, abbiamo analizzato oltre 1800 lampi da FRB 20201124A. Questo ci ha permesso di osservare come la sua polarizzazione cambiasse giorno per giorno e correlare questi cambiamenti con le variazioni di RM e DM. L'aumento e la diminuzione della polarizzazione allineati con i cambiamenti in RM suggerivano che erano influenzati dalle stesse condizioni locali.

#Risultati sui campi magnetici

Uno dei risultati entusiasmanti dall'analisi è stato che la forza del campo magnetico lungo la linea di vista variava da pochi microgauss a milligauss. Questo ampio intervallo indica un ambiente dinamico e variegato attorno alla fonte dell'FRB. Le fluttuazioni nel campo magnetico seguivano da vicino i cambiamenti temporali osservati in RM, rafforzando l'idea che facciano parte dello stesso ambiente plasma.

I risultati dello studio implicano che le condizioni circostanti di FRB 20201124A siano attive e in cambiamento. Il campo magnetico, che può influenzare come le onde radio si propagano, sembra essere influenzato dagli stessi processi che governano la polarizzazione del lampo. Questo suggerisce anche che le interazioni tra i lampi e l'ambiente non siano statiche, ma mostrino piuttosto un cambiamento continuo.

#L'importanza di monitorare i lampi radio veloci

Queste intuizioni su FRB 20201124A aiutano a dipingere un quadro più chiaro degli ambienti in cui si verificano i lampi radio veloci. Le correlazioni rivelate tra polarizzazione, RM e campo magnetico rafforzano le teorie riguardanti i meccanismi sottostanti che producono questi fenomeni enigmatici.

Le osservazioni fatte durante questa ricerca possono aiutare a migliorare gli studi futuri sugli FRB. Comprendere come la depolarizzazione e i campi magnetici evolvano può aiutare gli scienziati a sviluppare modelli migliori degli ambienti che circondano questi eventi cosmici. Monitorare gli FRB su varie scale temporali sarà cruciale per svelare i misteri delle loro origini e delle condizioni necessarie per la loro insorgenza.

#Conclusione

In sintesi, analizzare il comportamento della depolarizzazione e dei campi magnetici in FRB 20201124A rivela informazioni significative sugli ambienti dinamici dei lampi radio veloci. La correlazione tra i cambiamenti nella polarizzazione, RM e campo magnetico evidenzia le complesse interazioni tra le onde radio e il plasma magneto-ionizzato. Questo studio esemplifica come la ricerca continua sugli FRB continuerà a approfondire la nostra comprensione di questi affascinanti fenomeni cosmici e degli ambienti che li ospitano.

Man mano che andiamo avanti, il monitoraggio continuo degli FRB, insieme a tecniche di osservazione avanzate, aprirà nuove porte per svelare i misteri dell'universo. Studiando questi brevi ma potenti esplosioni di energia, gli scienziati otterranno una maggiore comprensione delle condizioni più estreme dell'universo, migliorando infine le nostre conoscenze sui processi astrofisici.