Questa tempesta di fulmini cosmica sta accadendo intorno a noi. Da qualche parte nel cielo terrestre, c'è un impulso che lampeggia e si spegne nell'istante successivo. queste esplosioni, che deve essere misurato con radiotelescopi e durare un millesimo di secondo, sono uno dei più grandi misteri dell'astrofisica. Gli scienziati dubitano che gli alieni militanti stiano combattendo "Star Wars" nella vastità dello spazio. Ma da dove vengono questi fenomeni, soprannominati "fast radio burst" dagli esperti?

Nella città di Parkes, gigantesca ciotola a rete reticolare si alza nel cielo. Nel 2001, questo radiotelescopio di 64 metri di diametro (un tempo il più grande radiotelescopio completamente mobile dell'emisfero australe) ha registrato un misterioso lampo radio e nessuno se ne è accorto! Fu solo cinque anni dopo che l'astrofisico Duncan Lorimer e il suo studente David Narkevic trovarono la firma del segnale nei dati del telescopio più o meno per caso. Anche allora, gli specialisti non riuscivano a dare un senso al fenomeno. Ma questa non è stata l'unica "esplosione di Lorimer".

"Ora sappiamo di più di cento, " afferma Laura Spitler. Da marzo 2019, il ricercatore ha guidato un gruppo di Lise Meitner su questo argomento presso il Max Planck Institute for Radio Astronomy. Spitler si è dedicata a questi fugaci sfarfallii nello spazio per molti anni. Sotto la sua guida, un team internazionale ha scoperto il primo lampo radio veloce (FRB) sulla sfera celeste settentrionale nella costellazione di Fuhrmann nel 2014. Gli astronomi avevano usato la parabola del telescopio di Arecibo a Porto Rico. L'antenna, che misura 305 m di diametro, è saldamente ancorato in una valle naturale e può concentrarsi solo su una sezione relativamente piccola del firmamento.

"Statisticamente parlando, dovrebbero esserci solo sette eruzioni al minuto sparse nel cielo. Ci vuole quindi molta fortuna per allineare il telescopio nella posizione giusta al momento giusto, " ha detto Spitler dopo che la scoperta è stata annunciata. Sia le proprietà dei lampi radio che la loro frequenza derivata dalle misurazioni erano in grande accordo con ciò che gli astronomi avevano scoperto su tutte le eruzioni osservate in precedenza.

Infatti, sono state confermate le ipotesi statistiche; secondo questi, ca. 10, Si pensava che migliaia di questi insoliti fenomeni cosmici divampassero nel firmamento terrestre ogni giorno. Il numero sorprendentemente grande risulta dai calcoli di quanto cielo dovrebbe essere osservato e per quanto tempo per spiegare le relativamente poche scoperte fatte finora.

La misurazione di Arecibo ha anche rimosso gli ultimi dubbi sul fatto che i lampi radio provenissero davvero dalle profondità dell'universo. Dopo le prime raffiche registrate, gli scienziati hanno concluso che venivano generati in un'area molto al di fuori della Via Lattea. Questo è stato dedotto da un effetto chiamato dispersione del plasma. Quando i segnali radio percorrono una lunga distanza attraverso l'universo, incontrano numerosi elettroni liberi situati nello spazio tra le stelle.

In definitiva, la velocità di propagazione delle onde radio a frequenze più basse diminuisce in modo caratteristico. Per esempio, durante il suddetto burst di radiazioni scoperto con il telescopio di Arecibo, questa dispersione era tre volte maggiore di quanto ci si aspetterebbe da una sorgente all'interno della Via Lattea. Se la sorgente fosse localizzata nella galassia, la materia interstellare contribuirebbe per circa il 33% alla sorgente di Arecibo.

Ma qual è l'origine dei lampi radio? Gli astrofisici hanno progettato vari scenari, tutto più o meno esotico. Molti di loro ruotano attorno a stelle di neutroni. Questi sono i resti di massicce esplosioni di soli massicci come supernovae, solo 30 km di dimensione. In questi ambiti, la materia è così densa che sulla Terra, un cucchiaino da tè della sua materia peserebbe circa quanto il massiccio dello Zugspitze. Le stelle di neutroni ruotano rapidamente attorno ai loro assi. Alcuni di loro hanno campi magnetici eccezionalmente forti.

Per esempio, esplosioni radio veloci potrebbero verificarsi durante una supernova, ma anche durante la fusione di due stelle di neutroni in un sistema stellare binario stretto, quando i campi magnetici delle due singole stelle collassano. Inoltre, una stella di neutroni potrebbe collassare ulteriormente in un buco nero, emettendo una raffica.

Questi script scientifici sembrano plausibili a prima vista. Però, hanno un difetto:prevedono solo un burst radio alla volta. "Se il flash è stato generato in un evento catastrofico che distrugge la sorgente, ci si può aspettare un solo burst per sorgente, " dice Laura Spitler. Infatti, nei primi anni, ci sono sempre stati singoli focolai, fino a quando nel 2014 un burst chiamato FRB 121102 è andato online. Nel 2016, Spitler e il suo team hanno osservato che questo era il primo "ripetitore, " una raffica con impulsi ripetuti. "Questo confuta tutti i modelli che spiegano FRB come conseguenza di un evento catastrofico, "dice Spitler.

L'FRB 121102, scoperto al telescopio di Arecibo, è stato ulteriormente osservato dai ricercatori con il Very Large Array nel New Mexico. Dopo 80 ore di misurazione, registrarono nove raffiche e determinarono la posizione con una precisione di un secondo d'arco. In questa posizione nel cielo, c'è una sorgente radio che irradia permanentemente; le immagini ottiche mostrano una debole galassia distante circa tre miliardi di anni luce.

Con un diametro di soli 13, 000 anni luce, questo sistema stellare è uno dei nani; la Via Lattea è circa dieci volte più grande. "Però, molte nuove stelle e forse anche particolarmente grandi sono nate in questa galassia. Questa potrebbe essere un'indicazione della fonte dei lampi radio, "dice Spitler.

Il ricercatore pensa alle pulsar, fari cosmici che emettono regolarmente radiazioni radio. Dietro di loro ci sono di nuovo stelle di neutroni a rotazione rapida con forti campi magnetici. Se l'asse di rotazione e l'asse del campo magnetico di tale oggetto si discostano l'uno dall'altro, può essere prodotto un fascio radio in bundle. Ogni volta che questo riflettore naturale attraversa la Terra, gli astronomi misurano un breve impulso.

I lampi della maggior parte delle pulsar radio sono troppo deboli per essere rilevati da una grande distanza. Questo non è il caso degli "impulsi giganti" particolarmente brevi ed estremamente forti. Un ottimo esempio di questa classe di oggetti è la pulsar del granchio, che nacque in un'esplosione di supernova osservata nel 1054 d.C. I suoi impulsi sarebbero visibili anche dalle galassie vicine.

"Un modello promettente suggerisce che i lampi radio veloci sono molto più forti e più rari degli impulsi giganti provenienti da stelle di neutroni extragalattiche simili alla pulsar del granchio. O anche di quelli più giovani ed energetici come questo, " dice Spitler. "La galassia di origine di FRB 121102 si adatta a questo modello perché ha il potenziale per produrre le stelle giuste per diventare stelle di neutroni alla fine della loro vita".

Ma se questo modello è corretto è letteralmente scritto nelle stelle. Il chiarimento non sta diventando più facile. Tuttavia, le osservazioni continuano. Per esempio, le antenne radio della rete europea VLBI hanno esaminato un altro ripetitore nell'estate 2019. FRB 180916.J0158+65 ha mostrato non meno di quattro esplosioni di radiazioni durante le cinque ore di osservazione. Ciascuno è durato meno di due millisecondi.

La sede di questo lampo radio si trova in una galassia a spirale distante circa 500 milioni di anni luce. Questo lo rende il più vicino osservato finora, anche se questa distanza sembra "astronomica". Si scopre anche che apparentemente c'è un alto tasso di nascite di stelle intorno allo scoppio.

La posizione nella galassia è diversa da quella di tutte le altre esplosioni studiate finora. In altre parole:a quanto pare, gli FRB divampano in tutti i tipi di regioni cosmiche e ambienti diversi. "Questo è uno dei motivi per cui non è ancora chiaro se tutti i burst abbiano lo stesso tipo di sorgente o siano generati dagli stessi processi fisici, " dice Spitler. "Il mistero della loro origine rimane."