Webb trova la piccola galassia ospite del lampo radio veloce più lontano osservato finora

Gli astronomi che utilizzano il telescopio spaziale James Webb, una missione congiunta di NASA, ESA e CSA, hanno identificato la galassia che ha prodotto FRB 20240304B, che NASA, ESA e il W. M. Keck Observatory descrivono come il lampo radio veloce più lontano individuato finora. Lo studio, guidato da Manisha Caleb dell'Università di Sydney, è stato pubblicato l'8 ottobre sulla rivista Science, secondo i tre comunicati stampa. I lampi radio veloci, scoperti per la prima volta nel 2007, sono impulsi radio della durata di appena qualche millisecondo che raggiungono la Terra da regioni lontanissime dell'universo. La maggior parte viene osservata una sola volta e non si ripresenta mai più, e la loro causa è ancora sconosciuta.

Il team MeerTRAP ha captato il lampo con il radiotelescopio sudafricano MeerKAT il 4 marzo 2024, data da cui deriva la sua designazione. I dati radio lasciavano intuire una distanza molto grande, ma per confermarla occorreva trovare la galassia da cui il lampo era partito. Benché la posizione fosse nota con precisione, i grandi telescopi terrestri non vi vedevano nulla. Secondo il Keck Observatory, un team guidato dal coautore J. Xavier Prochaska (Università della California, Santa Cruz) ha osservato quel punto per un'ora con lo strumento LRIS del telescopio Keck I senza trovare alcuna galassia. Prochaska ha detto che il team ha concluso che «se volevamo trovare la sorgente, dovevamo andare nello spazio».

La fotocamera NIRCam di Webb ha poi rilevato una galassia nella posizione del lampo, e lo spettrografo NIRSpec del telescopio ne ha misurato il redshift, pari a 2,148, collocando il lampo ad appena 3 miliardi di anni dopo il Big Bang. Secondo Keck, la misura si è basata sulla luce emessa da ossigeno e azoto. La maggior parte dei lampi radio veloci registrati finora è avvenuta miliardi di anni più tardi. Anche la galassia ospite si è rivelata insolita: le galassie associate a questi lampi sono in genere massicce e caratterizzate da formazione stellare, mentre questa è una piccola galassia nana circa 1000 volte meno massiccia di quanto il team si aspettasse, anche se forma stelle attivamente. Esisteva intorno al mezzogiorno cosmico, l'epoca in cui la formazione stellare nell'universo raggiunse il suo picco, e il suo tasso di formazione stellare suggerisce che la maggior parte delle sue stelle potrebbe essere nata nell'arco di soli 30 milioni di anni. «La galassia ospite spicca nell'intero campione di galassie di cui disponiamo», ha detto il coautore Ben Stappers dell'Università di Manchester.

Secondo i comunicati, questo è rilevante per il dibattito su come si originano i lampi. Una spiegazione sostiene che provengano dalla fusione di due stelle di neutroni. Poiché si prevede che tali coppie impieghino miliardi di anni per avvicinarsi a spirale fino a fondersi, i lampi prodotti in questo modo dovrebbero comparire soprattutto in galassie più vecchie, con popolazioni stellari evolute. Un'altra spiegazione chiama in causa una magnetar, una stella di neutroni giovane e fortemente magnetizzata che rimane quando una stella massiccia termina la sua vita come supernova; potrebbe emettere lampi, per esempio attraverso terremoti stellari, senza una lunga attesa, il che li collocherebbe in galassie giovani come questa. ESA e Keck affermano che la scoperta indica nelle giovani magnetar la causa probabile. «Il nostro lavoro suggerisce che è molto improbabile che questo FRB sia stato prodotto da una fusione», ha detto Caleb.

Il lampo è servito anche come sonda dello spazio apparentemente vuoto tra la sua galassia e la Terra. Prochaska paragona un lampo radio veloce a una torcia cosmica il cui segnale conserva traccia di tutto ciò che attraversa, il che permette agli astronomi di ricostruire la materia altrimenti invisibile della ragnatela cosmica. In questo segnale il team ha trovato tracce di due strutture: un ammasso di galassie prima sconosciuto, a circa 3,5 miliardi di anni luce dalla Terra e a un redshift di 0,3, e il vicino Ammasso della Vergine, a circa 54 milioni di anni luce di distanza. Guardando al futuro, i ricercatori stimano che MeerKAT possa rilevare e localizzare diversi lampi all'anno a redshift superiori a 1,0, cioè a oltre metà del percorso a ritroso fino all'inizio dell'universo. Si aspettano che nuove strutture radioastronomiche aumentino questo ritmo e che Webb sia essenziale per studiare le galassie ospiti di lampi così lontani.