Le magnetar sono oggetti bizzarri, enormi, stelle di neutroni rotanti con campi magnetici tra i più potenti conosciuti, in grado di emettere brevi raffiche di onde radio così luminose da essere visibili in tutto l'universo.

Un team di astrofisici ha ora scoperto un'altra particolarità delle magnetar:possono emettere raffiche di raggi gamma a bassa energia in uno schema mai visto prima in nessun altro oggetto astronomico.

Non è chiaro perché questo dovrebbe essere, ma le magnetar stesse sono poco conosciute, con dozzine di teorie su come producono lampi di raggi radio e gamma. Il riconoscimento di questo insolito modello di attività dei raggi gamma potrebbe aiutare i teorici a capire i meccanismi coinvolti.

"Magneti, che sono collegati con raffiche radio veloci e ripetitori gamma soft, avere qualcosa di periodico in corso, al di sopra della casualità, " disse l'astrofisico Bruce Grossan, un astrofisico dell'Università della California, Laboratorio di scienze spaziali di Berkeley (SSL). "Questo è un altro mistero in aggiunta al mistero di come vengono prodotte le esplosioni".

I ricercatori - Grossan e il fisico teorico e cosmologo Eric Linder dell'SSL e del Berkeley Center for Cosmological Physics e il borsista post-dottorato Mikhail Denissenya dell'Università di Nazarbayev in Kazakistan - hanno scoperto lo schema l'anno scorso in raffiche di un ripetitore gamma morbido, SGR1935+2154, quella è una magnetar, una fonte prolifica di lampi di raggi gamma a energia morbida o inferiore e l'unica fonte conosciuta di lampi radio veloci all'interno della nostra galassia della Via Lattea. Hanno scoperto che l'oggetto emette raffiche casuali, ma solo entro periodi di tempo regolari di quattro mesi, ogni finestra attiva separata da tre mesi di inattività.

Il 19 marzo, il team ha caricato una prestampa che affermava un "comportamento finestrato periodico" in lampi gamma morbidi da SGR1935+2154 e ha previsto che questi lampi sarebbero ricominciati dopo il 1 giugno, dopo una pausa di tre mesi, e potrebbero verificarsi durante una finestra di quattro mesi che termina il 1 ottobre. 7.

Il 24 giugno, tre settimane nella finestra di attività, la prima nuova esplosione da SGR1935+2154 è stata osservata dopo il previsto intervallo di tre mesi, e da allora sono state osservate quasi una dozzina di esplosioni in più, di cui uno il 6 luglio, il giorno in cui il documento è stato pubblicato online sulla rivista Revisione fisica D .

"Queste nuove esplosioni all'interno di questa finestra significano che la nostra previsione è morta, " disse Grossano, che studia i transitori astronomici di alta energia. "Probabilmente più importante è che non siano stati rilevati burst tra le finestre da quando abbiamo pubblicato per la prima volta la nostra prestampa".

Linder paragona il mancato rilevamento di esplosioni nelle finestre di tre mesi a un indizio chiave - il "curioso incidente" che un cane da guardia non ha abbaiato di notte - che ha permesso a Sherlock Holmes di risolvere un omicidio nel racconto "The Adventure of Fiammata d'argento".

"I dati mancanti o occasionali sono un incubo per qualsiasi scienziato, " ha osservato Denissenya, il primo autore dell'articolo e membro dell'Energetic Cosmos Laboratory dell'Università di Nazarbayev, fondato diversi anni fa da Grossan, Linder e UC Berkeley cosmologo e premio Nobel George Smoot. "Nel nostro caso, era fondamentale rendersi conto che le esplosioni mancanti o nessuna esplosione trasportano informazioni".

La conferma della loro previsione ha sorpreso ed entusiasmato i ricercatori, che pensano che questo possa essere un nuovo esempio di un fenomeno - comportamento periodico a finestre - che potrebbe caratterizzare le emissioni di altri oggetti astronomici.

Dati minerari dal satellite di 27 anni

Nell'ultimo anno, i ricercatori hanno suggerito che l'emissione di lampi radio veloci, che in genere durano pochi millesimi di secondo, da galassie lontane potrebbe essere raggruppata in uno schema periodico a finestre. Ma i dati erano intermittenti, e gli strumenti statistici e computazionali per stabilire con fermezza tale affermazione con dati sparsi non erano ben sviluppati.

Grossan convinse Linder a esplorare se tecniche e strumenti avanzati potessero essere utilizzati per dimostrare che periodicamente finestre, ma casuali, anche, all'interno di una finestra di attività:il comportamento era presente nei dati soft gamma ray burst della magnetar SGR1935+2154. Lo strumento Konus a bordo della navicella WIND, lanciato nel 1994, ha registrato lampi di raggi gamma morbidi da quell'oggetto, che mostra anche lampi radio veloci, dal 2014 e probabilmente non ne ha mai perso uno luminoso.

Linder, un membro del Supernova Cosmology Project con sede al Lawrence Berkeley National Laboratory, aveva usato tecniche statistiche avanzate per studiare l'ammasso nello spazio delle galassie nell'universo, e lui e Denissenya adattarono queste tecniche per analizzare l'aggregazione delle esplosioni nel tempo. La loro analisi, il primo ad utilizzare tali tecniche per eventi ripetuti, mostrava un'insolita periodicità finestrata distinta dalla ripetizione molto precisa prodotta da corpi rotanti o in orbita, a cui la maggior parte degli astronomi pensa quando pensa al comportamento periodico.

"Finora, abbiamo osservato esplosioni in 10 periodi finestrati dal 2014, e la probabilità è 3 su 10, 000 che mentre pensiamo che sia periodico con finestre, in realtà è casuale, " Egli ha detto, il che significa che c'è una probabilità del 99,97% che abbiano ragione. Ha notato che una simulazione di Monte Carlo ha indicato che la possibilità che stiano vedendo uno schema che non c'è realmente è probabilmente ben al di sotto di 1 su un miliardo.

La recente osservazione di cinque esplosioni all'interno della finestra prevista, visto da WIND e da altri veicoli spaziali che monitorano i lampi di raggi gamma, aggiunge alla loro fiducia. Però, un singolo scoppio futuro osservato fuori dalla finestra smentirebbe l'intera teoria, o indurli a ripetere completamente la loro analisi.

"La parte più intrigante e divertente per me è stata fare previsioni che potessero essere testate nel cielo. Abbiamo quindi eseguito simulazioni su modelli reali e casuali e abbiamo scoperto che ci parlava davvero delle esplosioni, " ha detto Denissenja.

Per quanto riguarda le cause di questo modello, Grossan e Linder possono solo indovinare. Si pensa che i lampi di raggi gamma molli delle magnetar coinvolgano starquakes, forse innescato dalle interazioni tra la crosta della stella di neutroni e il suo intenso campo magnetico. I magnetar ruotano una volta ogni pochi secondi, e se la rotazione è accompagnata da una precessione, un'oscillazione nella rotazione, ciò potrebbe far sì che la fonte dell'emissione di raffica punti verso la Terra solo entro una certa finestra. Un'altra possibilità, Grossan ha detto, è che un denso, una nuvola rotante di materiale oscurante circonda la magnetar ma ha un foro che solo periodicamente consente a raffiche di uscire e raggiungere la Terra.

"In questa fase della nostra conoscenza di queste fonti, non possiamo davvero dire quale sia, "Ha detto Grossan. "Questo è un fenomeno ricco che sarà probabilmente studiato per un po' di tempo".

Linder è d'accordo e sottolinea che i progressi sono stati fatti dall'impollinazione incrociata di tecniche da osservazioni di astrofisica ad alta energia e cosmologia teorica.

"UC Berkeley è un luogo fantastico in cui diversi scienziati possono incontrarsi, " ha detto. "Continueranno a guardare e imparare e anche 'ascoltare' con i loro strumenti per più cani nella notte."