Chime è costituito da quattro grandi antenne – semi-cilindri di 100 x 20 metri su cui sono installati 1024 ricevitori radio a doppia polarizzazione sensibili alle frequenze tra 400-800 MHz. Invece di orientarsi per concentrarsi su diverse parti del cielo, Chime fissa l’intero cielo, utilizzando l’elaborazione del segnale digitale per individuare la regione dello spazio da cui si sono originate le onde radio in arrivo. Crediti: Chime Collaboration

Un team di astronomi ha “avvertito” un ritmo curioso, veloce e ripetitivo, di segnali radio provenienti da una sorgente sconosciuta al di fuori della nostra galassia, a circa 500 milioni di anni luce di distanza. No, non è un segnale come quello captato da Ellie nel film Contact, modulato con le istruzioni per costruire una gigantesca macchina in grado di viaggiare attraverso i wormhole. Più realisticamente, questi lampi radio veloci (conosciuti come Frb, dall’inglese fast radio burst) si pensa siano il prodotto di oggetti piccoli, distanti, estremamente densi, anche se in realtà gli scienziati non hanno ancora ben capito quale sia la loro origine. Certo è che sono veloci e molto intensi: durano in genere alcuni millisecondi, durante i quali possono superare in luminosità intere galassie.

Da quando è stato osservato il primo lampo radio veloce, nel 2007, gli astronomi hanno catalogato oltre 100 esplosioni simili, provenienti da sorgenti distanti sparse in tutto l’universo, al di fuori della nostra galassia (eccetto quello che è stato rilevato il 28 aprile 2020, che sembrerebbe avere un’origine galattica). Per la maggior parte, questi rilevamenti sono stati una tantum: brevi lampi radio apparsi nel cielo, prima di scomparire per sempre. In pochi casi gli astronomi hanno osservato che il lampo radio si è ripetuto più volte, dalla stessa sorgente, e solo recentemente è stata riconosciuta una periodicità in uno di essi: Frb 121102.

La nuova sorgente di lampi radio veloci, che il team ha catalogato come Frb 180916.J0158 + 65, si è vista ripresentarsi periodicamente. Lo schema inizia con una finestra rumorosa di 4 giorni, durante la quale la sorgente emette esplosioni casuali di onde radio, seguita da un periodo di 12 giorni di silenzio radio. Gli astronomi hanno osservato che questo schema di lampi radio veloci di 16 giorni si è ripetuto costantemente per oltre 500 giorni di osservazioni.

Kiyoshi Masui, dal sito personale

«Questo Frb che stiamo segnalando ora è come un orologio», afferma Kiyoshi Masui del Kavli Institute for Astrophysics and Space Research del Mit. «È lo schema meglio definito che abbiamo visto da parte di una di queste sorgenti. E rappresenta un grande indizio che possiamo usare per iniziare a dare la caccia alla fisica di ciò che sta causando questi lampi luminosi, che nessuno ha ancora davvero capito».

Masui è membro della collaborazione Chime/Frb, un gruppo di oltre 50 scienziati guidati dalla University of British Columbia, dalla McGill University, dalla University of Toronto e dal National Research Council of Canada, che gestisce e analizza i dati dal canadese Hydrogen Intensity Mapping Experiment – Chime – un radiotelescopio nella British Columbia che è stato il primo a raccogliere i segnali della nuova sorgente periodica di Frb. La collaborazione Chime/Frb ha pubblicato in questi giorni i dettagli della nuova osservazione sulla rivista Nature.

Chime è un radiotelescopio interferometrico situato presso il Dominion Radio Astrophysical Observatory (Drao) nella Columbia Britannica, in Canada. Da settembre 2018 a febbraio 2020, ha individuato 38 lampi radio veloci dalla sorgente Frb 180916.J0158 + 65, che gli astronomi hanno rintracciato in una regione alla periferia di un’enorme galassia a spirale, a 500 milioni di anni luce dalla Terra. Si tratta della sorgente di lampi radio veloci più attiva che Chime abbia mai rilevato e fino a poco tempo fa era anche quella più vicina alla Terra.

Quale sia il fenomeno che governa questo ritmo extragalattico ancora non si sa, anche se il team ha riportato qualche idea in proposito nell’articolo pubblicato su Nature.

Una possibilità è che le esplosioni periodiche provengano da un singolo oggetto compatto, come una stella di neutroni che sta precessando. Supponendo che le onde radio vengano generate da una certa posizione sull’oggetto, se l’oggetto sta ruotando attorno a un asse e quell’asse è puntato verso la direzione della Terra per quattro giorni su sedici, allora osserveremmo le onde radio periodicamente.

Un’altra possibilità riguarda il coinvolgimento di un sistema binario, come una stella di neutroni in orbita attorno a un’altra stella di neutroni o a buco nero. Se la prima stella di neutroni emette onde radio e si trova su un’orbita eccentrica che la avvicina per poco tempo al secondo oggetto, le maree tra i due oggetti potrebbero essere abbastanza forti da causare la deformazione della prima stella di neutroni e generare una breve esplosione prima di allontanarsi. Questo schema si ripeterebbe quando la stella di neutroni, muovendosi lungo la sua orbita, torna ad avvicinarsi.

Raffigurazione artistica di una magnetar, rappresentata con le linee di forza del suo campo magnetico (in rosso). Crediti: Wikimedia Commons

Infine, i ricercatori hanno preso in considerazione un terzo scenario, che coinvolge una sorgente di emissione radio in orbita attorno a una stella. Se la stella al centro dell’orbita emette un vento o una nube di gas, ogni volta che la sorgente passa attraverso la nube, il gas proveniente dalla nube potrebbe amplificare periodicamente le emissioni radio della sorgente. «Forse la sorgente emette sempre queste esplosioni, ma noi le vediamo solo quando attraversa queste nubi, che agiscono come una lente», spiega Masui.

La possibilità più eccitante è che questo nuovo Frb – e anche quelli che non sono periodici o ripetitivi – provenga da una magnetar, un tipo di stella di neutroni che si ritiene abbia un campo magnetico estremamente potente. I particolari che caratterizzano le magnetar non sono ancora compresi del tutto, ma gli astronomi hanno osservato che occasionalmente rilasciano enormi quantità di radiazioni attraverso tutto lo spettro elettromagnetico, inclusa la banda radio.

Molto recentemente, lo stesso gruppo ha fatto una nuova osservazione a sostegno dell’idea che le magnetar possano in effetti essere una sorgente plausibile dei lampi radio veloci. Alla fine di aprile, Chime ha raccolto un segnale che sembrava un lampo radio veloce, proveniente da una magnetar a circa 30mila anni luce dalla Terra. Se il segnale fosse confermato, questo sarebbe il primo Frb rilevato nella nostra galassia, nonché la prova più convincente delle magnetar come sorgenti di questi misteriosi lampi cosmici.