Individuata l’origine di misteriosi lampi radio ripetuti che arrivano dallo spazio

L’enigmatico fenomeno astrofisico sarebbe dovuto a una piccola stella classificata come nana rossa, probabilmente in orbita binaria con una nana bianca, ovvero con il nucleo di un’altra stella esplosa molto tempo fa
di Natasha Hurley-Walker/The Conversation
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I lampi di intense onde radio provenienti dallo spazio, che si ripetono lentamente, hanno lasciato perplessi gli astronomi da quando sono stati scoperti nel 2022.

Una nuova ricerca ha permesso di risalire per la prima volta alla fonte di uno di questi segnali pulsanti: un comune tipo di stella poco massiccia chiamata nana rossa, probabilmente in orbita binaria con una nana bianca, il nucleo di un’altra stella esplosa molto tempo fa.

Un mistero che pulsa lentamente
Nel 2022, il nostro gruppo ha fatto una scoperta sorprendente: pulsazioni radio periodiche che si ripetevano ogni 18 minuti, emanate dallo spazio. Gli impulsi superavano tutto quello che si trovava nelle vicinanze, hanno lampeggiato brillantemente per tre mesi e poi sono scomparsi.

Sappiamo che alcuni segnali radio ripetuti provengono da una specie di stella di neutroni chiamata pulsar radio, che ruota rapidamente (in genere una volta al secondo o più), emettendo onde radio come un faro. Il problema è che, secondo le nostre attuali teorie, una pulsar che ruota solo una volta ogni 18 minuti non dovrebbe produrre onde radio.

Perciò abbiamo pensato che la nostra scoperta del 2022 potesse indicare una nuova ed eccitante fisica, o aiutare a spiegare esattamente come le pulsar emettono radiazioni, che nonostante 50 anni di ricerche non sono ancora ben comprese.

Da allora sono state scoperte altre sorgenti radio che lampeggiano lentamente. Oggi si conoscono circa dieci “transienti radio a lungo periodo”.

Tuttavia, il solo fatto di averne trovati altri non è bastato a risolvere il mistero.

Alla ricerca della periferia della galassia
Finora tutte queste sorgenti sono state trovate nel cuore della Via Lattea.

Questo rende molto difficile capire quale tipo di stella o oggetto produca le onde radio, perché ci sono migliaia di stelle in una piccola area. Ognuna di esse potrebbe essere responsabile del segnale, oppure nessuna.

Abbiamo quindi avviato una campagna di scansione del cielo con il radiotelescopio Murchison Widefield Array, nell’Australia occidentale, in grado di osservare 1000 gradi quadrati di cielo ogni minuto. Uno studente universitario della Curtin University, Csanád Horváth, ha elaborato dati che coprono metà del cielo, alla ricerca di questi segnali elusivi nelle regioni più scarsamente popolate della Via Lattea.

E di sicuro abbiamo trovato una nuova sorgente! Denominata GLEAM-X J0704-37, produce impulsi di onde radio della durata di un minuto, proprio come altri transitori radio a lungo periodo. Tuttavia, questi impulsi si ripetono solo una volta ogni 2,9 ore, rendendolo il transiente radio a lungo periodo più lento trovato finora.

Da dove provengono le onde radio?
Abbiamo effettuato osservazioni di follow-up con il telescopio MeerKAT, in Sudafrica, il radiotelescopio più sensibile dell’emisfero meridionale. Queste hanno individuato con precisione la posizione delle onde radio: provengono da una stella nana rossa. Queste stelle sono incredibilmente comuni, costituendo il 70 per cento delle stelle della Via Lattea, ma sono così deboli che nemmeno una è visibile a occhio nudo.

Combinando le osservazioni storiche del Murchison Widefield Array e i nuovi dati di monitoraggio di MeerKAT, abbiamo scoperto che gli impulsi arrivano un po’ prima e un po’ dopo secondo uno schema ripetuto. Questo probabilmente indica che l’emettitore radio non è la nana rossa stessa, ma piuttosto un oggetto invisibile in orbita binaria con essa.

Sulla base di studi precedenti sull’evoluzione delle stelle, riteniamo che questo emettitore radio invisibile sia molto probabilmente una nana bianca, che è il punto finale di stelle di piccole e medie dimensioni come il nostro Sole. Se si trattasse di una stella di neutroni o di un buco nero, l’esplosione che l’ha generata sarebbe stata così grande da sconvolgere l’orbita.

Bisogna essere in due per ballare il tango

Come fanno una nana rossa e una nana bianca a generare un segnale radio?

La nana rossa probabilmente produce un vento stellare di particelle cariche, proprio come fa il Sole. Quando il vento colpisce il campo magnetico della nana bianca, viene accelerato e produce onde radio. Questo potrebbe essere simile al modo in cui il vento stellare del Sole interagisce con il campo magnetico della Terra per produrre splendide aurore e anche onde radio a bassa frequenza.

Conosciamo già alcuni sistemi di questo tipo, come AR Scorpii, dove le variazioni di luminosità della nana rossa implicano che la nana bianca compagna la colpisce con un potente fascio di onde radio ogni due minuti. Nessuno di questi sistemi è così luminoso o lento come le transienti radio a lungo periodo, ma forse, trovando altri esempi, riusciremo a elaborare un modello fisico unificante che li spieghi tutti.

D’altra parte, potrebbero esserci molti tipi diversi di sistemi in grado di produrre pulsazioni radio a lungo periodo.

In ogni caso, abbiamo imparato il potere di aspettarci l’inaspettato e continueremo a scrutare il cielo per risolvere questo mistero cosmico.

L’autrice
Natasha Hurley-Walker è radioastronoma alla Curtin University, in Australia