• Il telescopio FAST ad apertura sferica di cinquecento metri nella provincia di Guizhou, in Cina. Bojun Wang, Jinchen Jiang, Qisheng Cu
Il misteri dei lampi radio veloci è in via di risoluzione
Si affaccia l'idea che la presenza di questi segnali super potenti e super brevi che sfrecciano nello spazio possa essere legata alle magnetar, vale a dire stelle di neutroni in possesso di un enorme campo magnetico.
di Neel V. Patel 05-11-20
I lampi radio veloci (FRB, fast radio bursts) sono tra i misteri più strani della scienza spaziale. Questi impulsi durano meno di cinque millisecondi, ma rilasciano più energia rispetto a giorni o settimane dell’azione solare. Da quando sono stati scoperti per la prima volta nel 2001 e registrati nel 2007, gli scienziati ne hanno rivelati decine. La maggior parte sono segnali una tantum, ma alcuni si ripetono, incluso uno che si presenta con frequenza regolare

Ma nessuno è mai stato in grado di spiegare da cosa nascano gli FRB. Prima d'ora, solo cinque sono stati localizzati in specifiche regioni nello spazio e tutti avevano avuto origine al di fuori della nostra galassia. Quando un segnale arriva da così lontano, è difficile trovare l'oggetto responsabile della sua produzione. La maggior parte delle teorie si è concentrata sulle collisioni cosmiche o sulle stelle di neutroni. E a volte si è parlato anche di alieni.
 
Due nuovi studi pubblicati su “Nature” indicano che le magnetar, stelle di neutroni altamente magnetizzate, sono una fonte di FRB, e segnalano anche che queste esplosioni sono probabilmente molto più comuni di quanto si immaginasse in precedenza.  "Non credo si possa concludere che tutti i lampi radio veloci provengano da magnetar, ma di sicuro i modelli che suggeriscono questa ipotesi sono molto probabili", dice Daniele Michilli, astrofisico della McGill University e coautore del primo studio apparso su “Nature”.
 
Le nuove scoperte si concentrano su un FRB rilevato il 28 aprile da due telescopi: CHIME (il Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment, con sede nella British Columbia) e STARE2 (un array di tre piccole antenne radio situate in California e Utah). Il segnale, soprannominato FRB 200428, ha rilasciato più energia nelle onde radio in un millisecondo rispetto al Sole in 30 secondi.
 
È normale per CHIME trovare FRB e in futuro il telescopio potrebbe essere in grado di rilevare un lampo al giorno. Pochi invece si aspettavano che STARE2, progettato specificamente per cercare FRB all'interno della galassia, a sensibilità inferiori rispetto alla maggior parte degli altri strumenti, avesse successo. Quando è diventato operativo lo scorso anno, il team ha previsto una probabilità del 10 per cento che avrebbe effettivamente intercettato un segnale nella Via Lattea.
 
Ma ... è successo. "Quando ho esaminato i dati per la prima volta, mi sono bloccato", dice Christopher Bochenek, uno studente laureato in astronomia del Caltech, che guida il progetto STARE2 ed è l'autore principale del  secondo studio pubblicato da “Nature”. "Mi ci sono voluti alcuni minuti per riprendermi e fare una chiamata a un amico per assicurarmi che questa cosa fosse effettivamente reale". La raffica di lampi è stata vista da altri cinque radiotelescopi in tutto il Nord America. 

Queste osservazioni coincidevano con un lampo incredibilmente luminoso emanato da una stella di neutroni altamente magnetizzata - una magnetar - chiamata SGR J1935+2154, che si trova a 30.000 anni luce dalla Terra vicino al centro della galassia della Via Lattea. La magnetar, che è circa 40-50 volte più massiccia del Sole, produce a ripetizione radiazioni elettromagnetiche, compresi i raggi X e i raggi gamma e i suoi campi magnetici sono così forti da schiacciare gli atomi vicini in forme simili a matite. 

Le magnetar sono sempre state una fonte sospetta di FRB, ma è stato difficile per gli astrofisici confermarlo, poiché tutti gli altri segnali provenivano dall'esterno della Via Lattea. I ricercatori hanno confrontato le onde radio di FRB 200428 con le osservazioni a raggi X effettuate da sei telescopi spaziali e da altri osservatori a terra. Quelle emissioni di raggi X indicavano SGR J1935+2154, che ha lampeggiato con una luminosità 3.000 volte superiore a quella di qualsiasi altra magnetar registrata. 

I team di CHIME e STARE2 hanno dedotto che questa particolare magnetar era responsabile dell'evento energetico che ha prodotto non solo le emissioni di raggi X brillanti, ma anche FRB 200428. È la prima volta che questo tipo di esplosione viene scoperta all'interno della Via Lattea e nel suo caso è stata registrata più energia di qualsiasi altra fonte di onde radio rilevata nella galassia. 

FRB 200428 è solo 1/30imo del più debole FRB extra-galattico mai registrato e un millesimo della forza del segnale medio. Quindi il fatto che STARE2 lo abbia registrato dopo circa un anno di attività è una chiara indicazione che questi segnali rimbalzano nella galassia più frequentemente di quanto gli scienziati si rendessero conto. 

Elementi discordanti con queste nuove scoperte arrivano da FAST, il più grande radiotelescopio monodisco al mondo con un’apertura di cinquecento metri, situato nel sud-ovest della Cina.  Non può sorvegliare ampie fasce di cielo, ma può scrutarle da vicino per cercare deboli segnali in luoghi molto lontani.

Secondo un terzo studio di “Nature”, FAST ha studiato SGR J1935+2154 per un totale di otto ore in quattro sessioni di osservazione dal 16 al 29 aprile e non ha trovato onde radio che coincidessero con eventuali raggi X o lampi di raggi gamma noti che si sono verificati in quel periodo. Questo dato non annulla necessariamente la spiegazione del magnetar, soprattutto perché FAST non era attivo nel momento in cui è stato rilevato FRB 200428. Tuttavia, suggerisce che una magnetar che emette un FRB è un evento, se confermato, molto raro con una produzione di segnali radio ancora da definire con precisione.

Sandro Mereghetti, astronomo dell'Istituto Nazionale di Astrofisica di Milano, ha contribuito alla guida delle rilevazioni di raggi X SGR J1935+2154 effettuate dal telescopio INTEGRAL dell'Agenzia Spaziale Europea (International Gamma-Ray Astrophysics Laboratory). Anche se crede che la scoperta "favorisca decisamente la classe dei modelli FRB basati su magnetar", sottolinea che "i particolari processi fisici che portano alle esplosioni osservate di radio e all'emissione di raggi X duri non sono ancora risolti". 

In altre parole, non sappiamo cosa succede esattamente all'interno di una magnetar che produrrebbe FRB insieme ai raggi X o ai raggi gamma associati. "Non direi che il mistero degli FRB sia stato risolto", afferma Mereghetti, "ma siamo certamente davanti a un grande passo avanti che apre anche prospettive per altri rilevamenti simili".

(rp)