Cosa sta causando misteriose esplosioni di onde radio dallo spazio profondo? Gli astronomi potrebbero essere un passo avanti nel fornire una risposta a questa domanda. Due telescopi a raggi X della NASA hanno recentemente osservato uno di questi eventi, noto come lampo radio veloce, pochi minuti prima e dopo che si fosse verificato. Questa visione senza precedenti mette gli scienziati sulla strada per comprendere meglio questi eventi radio estremi.
Anche se durano solo una frazione di secondo, i lampi radio veloci possono rilasciare tanta energia quanta ne rilascia il sole in un anno. La loro luce forma anche un raggio simile a un laser, distinguendoli dalle esplosioni cosmiche più caotiche.
Poiché le raffiche sono così brevi, spesso è difficile individuare da dove provengono. Prima del 2020, quelli che sono stati rintracciati fino alla loro origine avevano origine al di fuori della nostra galassia, troppo lontano perché gli astronomi potessero vedere cosa li ha creati. Poi nella galassia natale della Terra si è verificata una veloce esplosione radio, originata da un oggetto estremamente denso chiamato magnetar:i resti collassati di una stella esplosa.
Nell'ottobre 2022, la stessa magnetar, chiamata SGR 1935+2154, ha prodotto un altro lampo radio veloce, questo studiato in dettaglio dal NICER (Neutron Star Interior Composition Explorer) della NASA sulla Stazione Spaziale Internazionale e dal NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) in bassa quota. Orbita terrestre.
I telescopi hanno osservato la magnetar per ore, intravedendo ciò che è accaduto sulla superficie dell'oggetto sorgente e nelle sue immediate vicinanze prima e dopo il veloce lampo radio. I risultati, descritti in un nuovo studio pubblicato sulla rivista Nature , sono un esempio di come i telescopi della NASA possono lavorare insieme per osservare e seguire eventi di breve durata nel cosmo.
L'esplosione è avvenuta tra due "glitch" quando la magnetar ha iniziato improvvisamente a girare più velocemente. Si stima che SGR 1935+2154 abbia un diametro di circa 12 miglia (20 chilometri) e ruoti circa 3,2 volte al secondo, il che significa che la sua superficie si muoveva a circa 7.000 mph (11.000 kmh). Rallentarlo o accelerarlo richiederebbe una notevole quantità di energia.
Ecco perché gli autori dello studio sono rimasti sorpresi nel vedere che tra un guasto e l'altro, la magnetar ha rallentato fino a raggiungere la velocità precedente al guasto in sole nove ore, o circa 100 volte più rapidamente di quanto sia mai stato osservato in una magnetar.
"In genere, quando si verificano problemi, la magnetar impiega settimane o mesi per tornare alla sua velocità normale", ha affermato Chin-Ping Hu, astrofisico della National Changhua University of Education di Taiwan e autore principale del nuovo studio. "È chiaro che le cose stanno accadendo con questi oggetti su scale temporali molto più brevi di quanto pensassimo in precedenza, e ciò potrebbe essere correlato alla velocità con cui vengono generati i lampi radio."
Quando cercano di ricostruire esattamente come le magnetar producono lampi radio veloci, gli scienziati hanno molte variabili da considerare.
Ad esempio, le magnetar (che sono un tipo di stella di neutroni) sono così dense che un cucchiaino del loro materiale peserebbe circa un miliardo di tonnellate sulla Terra. Una densità così elevata significa anche una forte attrazione gravitazionale:un marshmallow che cade su una tipica stella di neutroni avrebbe un impatto con la forza di una bomba atomica.
La forte gravità fa sì che la superficie di una magnetar sia un luogo volatile, che rilascia regolarmente esplosioni di raggi X e luce ad alta energia. Prima del veloce lampo radio avvenuto nel 2022, la magnetar ha iniziato a rilasciare eruzioni di raggi X e gamma (lunghezze d’onda della luce ancora più energetiche) che sono state osservate nella visione periferica dei telescopi spaziali ad alta energia. Questo aumento di attività ha spinto gli operatori della missione a puntare NICER e NuSTAR direttamente verso la magnetar.
"Tutti quei lampi di raggi X che si sono verificati prima di questo problema tecnico avrebbero avuto, in linea di principio, energia sufficiente per creare un lampo radio veloce, ma non l'hanno fatto", ha detto il coautore dello studio Zorawar Wadiasingh, ricercatore presso l'Università di Maryland, College Park e il Goddard Space Flight Center della NASA. "Sembra quindi che qualcosa sia cambiato durante il periodo di rallentamento, creando le giuste condizioni."
Cos’altro potrebbe essere successo a SGR 1935+2154 per produrre un lampo radio veloce? Un fattore potrebbe essere che l’esterno di una magnetar è solido e l’alta densità schiaccia l’interno in uno stato chiamato superfluido. Occasionalmente, i due possono non essere sincronizzati, come l'acqua che scorre all'interno di un acquario che gira. Quando ciò accade, il fluido può fornire energia alla crosta. Gli autori dell'articolo ritengono che questo sia probabilmente ciò che ha causato entrambi i problemi che hanno bloccato il veloce burst radio.
Se il problema iniziale avesse causato una crepa nella superficie della magnetar, potrebbe aver rilasciato materiale dall’interno della stella nello spazio come un’eruzione vulcanica. La perdita di massa fa rallentare gli oggetti in rotazione, quindi i ricercatori pensano che questo potrebbe spiegare la rapida decelerazione della magnetar.
Ma avendo osservato solo uno di questi eventi in tempo reale, il team non può ancora dire con certezza quale di questi fattori (o altri, come il potente campo magnetico della magnetar) potrebbe portare alla produzione di un veloce lampo radio. Alcuni potrebbero non essere affatto collegati al burst.
"Abbiamo senza dubbio osservato qualcosa di importante per la nostra comprensione dei lampi radio veloci", ha affermato George Younes, ricercatore del Goddard e membro del team scientifico NICER specializzato in magnetar. "Ma penso che abbiamo ancora bisogno di molti più dati per completare il mistero."
Ulteriori informazioni: Chin-Ping Hu, Rapidi cambiamenti di rotazione attorno a un lampo radio veloce di una magnetar, Natura (2024). DOI:10.1038/s41586-023-07012-5. www.nature.com/articles/s41586-023-07012-5
Informazioni sul giornale: Natura
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