Negli immensi spazi dell'Universo, la materia ordinaria — quella di cui sono fatte stelle, pianeti e noi stessi — ha a lungo lasciato perplessi gli astronomi. I calcoli teorici basati sul Big Bang prevedevano una certa quantità di barioni (protoni e neutroni). Tuttavia, durante le osservazioni telescopiche, una parte significativa di questa materia sembrava essere scomparsa. Dov'era nascosta? La risposta è arrivata grazie a misteriose e potenti raffiche radio — fast radio bursts, o FRB.
Researchers used nearly 3,000 radio bursts to trace invisible plasma around galaxies and found that gas extended much farther than expected — reshaping our picture of how the universe’s “missing” matter is dispersed. Read the paper in @physrevlett: go.aps.org/4fvrutf
Questi brevi e luminosi impulsi di onde radio, della durata di soli millisecondi, hanno origine in galassie lontane. Percorrono miliardi di anni luce, attraversando il plasma rarefatto — gas ionizzato. Lungo il percorso, i segnali si disperdono: le frequenze più basse vengono ritardate più di quelle alte. Maggiore è il numero di elettroni liberi sul percorso, maggiore è la «diluizione». Questo effetto è diventato uno strumento ideale per «pesare» la materia invisibile.
La collaborazione internazionale CHIME/FRB, che include scienziati del MIT, McGill e altri istituti, ha analizzato quasi 3000 di queste raffiche dal secondo catalogo del radiotelescopio CHIME. Hanno confrontato i dati di dispersione con le posizioni di milioni di galassie dall'indagine DESI Legacy Imaging Survey. I risultati, pubblicati su Physical Review Letters, si sono rivelati impressionanti.
È emerso che i barioni «mancanti» non sono concentrati solo nell'ambiente intergalattico (IGM), ma anche in vaste e rarefatte nubi attorno alle galassie stesse — il cosiddetto ambiente circagalattico (CGM). Il gas si estende molto più lontano del previsto: fino a circa 4 milioni di anni luce dalle galassie, un raggio decine di volte superiore alla dimensione di una galassia tipica. Dove ci sono più galassie, c'è anche più materia attorno ad esse. Ciò suggerisce che le galassie espellono attivamente gas verso l'esterno attraverso processi come i getti di buchi neri supermassicci e le esplosioni di supernovae.
Immaginate: una galassia non è un sistema chiuso, ma una fontana che spruzza materia nello spazio circostante. In precedenza, le simulazioni prevedevano una distribuzione più compatta, ma la realtà si è rivelata diversa: il gas forma enormi nuvole «soffici». Ciò cambia la nostra comprensione dell'evoluzione delle galassie e della rete cosmica nel suo complesso.
Il lavoro non solo risolve il vecchio enigma dei «missing baryons», ma dimostra anche la potenza di un nuovo metodo. Le FRB agiscono come sonde cosmiche, illuminando le regioni invisibili dell'Universo. Con l'aumentare del numero di raffiche rilevate (e ce ne sono migliaia al giorno), gli astronomi potranno mappare con ancora maggiore precisione la distribuzione della materia e verificare i modelli di formazione della struttura su larga scala del cosmo.
Questa ricerca è un brillante esempio di come fenomeni inaspettati come le FRB si trasformino da mistero in potente strumento. Cosa altro è nascosto in queste esplosioni di millisecondi, lo mostreranno le osservazioni future. Il cosmo rivela gradualmente i suoi segreti, una raffica radio dopo l'altra.
