La polarizzazione dipendente dalla frequenza dei lampi radio veloci ripetuti rivela la loro origine

Il grado di polarizzazione lineare per le sorgenti FRB è coerente con lo scattering RM. Crediti: NAOC

I fast radio burst (FRB) sono i transitori astronomici più luminosi della durata di un millisecondo in bande radio con un’origine ancora sconosciuta.

La polarizzazione degli FRB contiene informazioni cruciali sui loro ambienti. Le misurazioni di polarizzazione ad alta fedeltà degli FRB sono quindi importanti per comprenderne l’origine.

Un gruppo di ricerca guidato dal Dott. Li Di del National Astronomical Observatories of the Chinese Academy of Sciences (NAOC) ha analizzato le proprietà di polarizzazione di cinque sorgenti FRB ripetute utilizzando il radiotelescopio sferico con apertura di cinquecento metri (FAST) e il telescopio Robert C. Byrd Green Bank ( GBT).

Lo studio è stato pubblicato in scienza il 18 marzo.

Combinate con una serie diversificata di dati esistenti, queste osservazioni rivelano un’evoluzione sistematica della frequenza, vale a dire la depolarizzazione verso le frequenze più basse, che può essere ben descritta da un singolo parametro, cioè la dispersione della misura di rotazione (RM) (σ)RM).

Una descrizione così unificata di FRB ripetuti indica un ambiente complesso vicino e/o intorno alle sorgenti di scoppio, che potrebbe essere un residuo di supernova, una nebulosa del vento pulsar o plasma vicino a enormi buchi neri.

FRB 121102, la prima sorgente FRB ripetitiva, possiede un alto grado di polarizzazione con un corrispondente RM estremamente grande, che è un prodotto della densità elettronica e dell’intensità del campo magnetico lungo la linea di vista.

Secondo uno studio pubblicato in natura nel 2021, in un arco di 50 giorni nel 2019, FAST ha rilevato 1.652 impulsi, ma non è stata rilevata alcuna polarizzazione all’interno di questo tesoro. “Il mancato rilevamento della polarizzazione lineare è una norma piuttosto che un’eccezione con FAST nella sua banda compresa tra 1,0 e 1,4 GHz, nonostante la sua sensibilità senza precedenti”, ha affermato il dott. Li Di, l’autore corrispondente di entrambi i documenti.

Il team ha anche continuato a monitorare altri ripetitori attivi con FAST. “Siamo rimasti molto perplessi dalla mancanza di polarizzazione nella maggior parte delle nostre osservazioni. Successivamente, quando abbiamo esaminato sistematicamente questi FRB con altre importanti strutture in altre bande di frequenza, in particolare quelle superiori a quella di FAST, è emersa un’immagine unificata”, ha affermato il primo autore dell’articolo, il dott. Feng Yi, attualmente scienziato dello Zhejiang National Lab.

In un’analisi combinata con altri dati pubblicati per un totale di nove FRB ripetuti e 12 a raffica singola, i ricercatori sono stati in grado di descrivere quantitativamente la depolarizzazione verso le basse frequenze sulla base di un semplice quadro fisico, vale a dire lo scattering RM multi-percorso. A causa della densità elettronica disomogenea davanti e/o attorno agli FRB, il segnale di impulso che arriva in un dato istante potrebbe contenere fotoni radio che hanno viaggiato lungo percorsi diversi. Di conseguenza, il segnale dell’impulso perde parte/tutta della sua polarizzazione poiché le foto vengono aggregate dal ricevitore del telescopio.

Tale effetto è maggiore sui fotoni/onde luminose di lunghezza d’onda maggiore (frequenza inferiore) e dà origine alle apparenti discrepanze tra i telescopi. In particolare, spiega perché la polarizzazione non è stata rilevata a VELOCE.

Una spiegazione così semplice, con un solo parametro libero, rappresenta un passo importante verso una comprensione fisica dell’origine degli FRB ripetuti. Il valore numerico della dispersione RM varia tra i ripetitori, con quelli con σ maggioreRM tendenzialmente più attivi e con segni di un ambiente più complesso. Yang Yuanpei dell’Università dello Yunnan ha guidato gli sforzi di sviluppo del modello del team. Una tendenza simile può essere riscontrata nei non ripetitori, sebbene tali informazioni a banda multipla per i non ripetitori non siano state raggiunte a causa di difficoltà tecniche.

“Questi FRB estremamente attivi potrebbero essere una popolazione distinta. Iniziamo a vedere la tendenza evolutiva negli FRB, con sorgenti più attive in ambienti più complessi rappresentati da σ più grandiRM essendo esplosioni più giovani”, ha detto il dottor Li.


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Maggiori informazioni:
Yi Feng et al, Polarizzazione dipendente dalla frequenza della ripetizione di esplosioni radio veloci – Implicazioni per la loro origine, scienza (2022). DOI: 10.1126/science.abl7759. www.science.org/doi/10.1126/science.abl7759

Fornito dall’Accademia cinese delle scienze

Citazione: La polarizzazione dipendente dalla frequenza dei lampi radio veloci ripetuti rivela la loro origine (2022, 17 marzo) recuperata il 18 marzo 2022 da https://phys.org/news/2022-03-frequency-dependent-polarization-fast-radio-reveals. html

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