Come sopravvivono i pianeti “tatuaine” con 2 soli?

Un nuovo studio rileva che misteriosi impulsi ripetuti di onde radio possono provenire da un tipo finora sconosciuto di magnete cosmico straordinariamente potente e non da coppie di stelle come suggerito in precedenza.

Le esplosioni radio veloci, o FRB, sono potenti impulsi di onde radio che possono rilasciare più energia in pochi millesimi di secondo rispetto al sole in quasi un secolo. Gli astronomi hanno scoperto gli FRB solo nel 2007 e, poiché le esplosioni sono così brevi, molto rimane sconosciuto su di loro.

Poiché le esplosioni radio veloci sono rare e luminose, i ricercatori hanno spesso ipotizzato che generalmente provenissero da eventi catastrofici, come brillamenti stellari o collisioni di stelle di neutroni. (Le stelle di neutroni sono resti di stelle morte in esplosioni catastrofiche note come supernove; la gravità di questi cadaveri stellari è abbastanza potente da schiacciare insieme protoni ed elettroni per formare neutroni.)

Il mistero delle esplosioni radio veloci si è approfondito quando gli scienziati hanno scoperto il primo scoppio radio veloce ripetuto nel 2016. Quando gli astrofisici vedono schemi ripetitivi negli eventi celesti, spesso pensano che la meccanica celeste possa svolgere un ruolo, ad esempio, un pianeta che completa un'orbita attorno alla sua stella, o un stella di neutroni rotante che emette onde radio dai suoi poli magnetici, lampeggiando come un faro dalla prospettiva della Terra.

Nel nuovo studio, gli scienziati si sono concentrati su FRB 20180916B, che è stato scoperto nel 2018 ed esplode con un'esplosione radio veloce circa ogni 16,35 giorni. La natura regolare di un tale ciclo ha portato ricerche precedenti a costruire modelli in cui i lampi ripetuti provengono da un sistema binario, una potente sorgente di onde radio come una stella di neutroni in orbita attorno a una compagna come una stella gigante o un'altra stella di neutroni.

Una conseguenza chiave di questi scenari binari avrebbe a che fare con il "colore" delle onde radio dalle raffiche ripetute. Quando si tratta di luce visibile, le lunghezze d'onda più corte sono più blu, mentre le lunghezze d'onda più lunghe sono più rosse. Se la fonte dei lampi radio veloci ripetuti era un sistema binario, ricerche precedenti suggerivano che i potenti venti stellari di particelle energetiche provenienti dalla sorgente del burst radio veloce dovrebbero lasciare che più luce radio blu fuoriesca dal sistema ma bloccare la maggior parte o forse tutte le onde radio più rosse.

"Quei modelli sembravano essere lo scenario più probabile prima delle nostre osservazioni", ha detto a This Web.com l'autore principale dello studio Ins Pastor-Marazuela, un astrofisico dell'Università di Amsterdam e dell'ASTRON, l'Istituto olandese di radioastronomia.

Nel nuovo studio, Pastor-Marazuela e i suoi colleghi hanno testato questa idea colorata combinando due dei più grandi radiotelescopi del mondo, il Low-Frequency Array (LOFAR) situato principalmente nei Paesi Bassi, e il Westerbork Synthesis Radio Telescope (WSRT) in i Paesi Bassi nordorientali. Questo li ha aiutati ad analizzare i burst da FRB 20180916B a lunghezze d'onda radio più rosse e più blu allo stesso tempo.

Le antenne di Westerbork (a sinistra) hanno rilevato un'esplosione radio periodica veloce nella gamma blu ad alta frequenza dello spettro elettromagnetico. Successivamente, la stessa sorgente emetteva luce nella gamma rossa a bassa frequenza. Il telescopio LOFAR (a destra) ha rilevato per la prima volta questi colori. (Credito immagine: Joeri van Leeuwen)

Inaspettatamente, i ricercatori hanno visto due giorni di lampi radio più blu, seguiti da tre giorni di lampi radio più rossi. Ciò ha escluso i semplici modelli del sistema binario, suggerendo che stava succedendo qualcos'altro, ha detto Pastor-Marazuela.

Invece, ciò che potrebbe spiegare meglio lo schema di colori misteriosi dei lampi radio veloci di FRB 20180916B è una magnetar, un raro tipo di stella di neutroni che sono i magneti più potenti del cosmo. In particolare, suggeriscono che una magnetar isolata e a rotazione lenta potrebbe spiegare meglio le loro scoperte, una che completa un giro ogni 16 giorni, ha detto Pastor-Marazuela.

Tuttavia, gli scienziati non hanno ancora rilevato alcuna magnetar che ruota così lentamente. "Con le nostre attuali conoscenze, è molto difficile capire come possa esistere una tale magnetar", ha detto Pastor-Marazuela, poiché i potenti campi magnetici sono spesso collegati a velocità di rotazione elevate. "Ma finora, non ci sono altri modelli che si adattano alle nostre osservazioni oltre alla lenta magnetar".

Questi risultati suggeriscono che alcune esplosioni radio veloci potrebbero essere prive di materiale avvolgente, come una densa nuvola di elettroni, per oscurare tutti i colori delle loro esplosioni. Tali esplosioni radio veloci "nudo" potrebbero aiutare i ricercatori a risolvere un importante enigma scientifico sulla posizione di metà della materia barionica o "normale" dell'universo.

Il tipo di materia che forma stelle, galassie e pianeti e così via è chiamata materia "barionica", perché è composta principalmente da particelle note come barioni, che includono i protoni ei neutroni che compongono i nuclei atomici. Tuttavia, per decenni, gli astronomi sono in grado di spiegare solo circa la metà della materia barionica prevista dell'universo.

L'anno scorso, gli scienziati hanno rivelato che esplosioni radio veloci possono aiutare a risolvere il problema del barione scomparso. Poiché la radiazione delle onde radio veloci passa attraverso nubi di materia barionica nascosta, è più probabile che le onde radio più rosse vengano rallentate rispetto a quelle più blu. Analizzando i diversi momenti in cui i segnali più rossi e più blu provenienti da esplosioni radio veloci raggiungono la Terra, i ricercatori possono stimare la quantità di materia barionica attraversata dalle onde radio lungo il percorso.

Se tutte le esplosioni radio veloci sono nude, sarà molto più facile usarle per misurare la materia barionica dell'universo nell'Universo, poiché gli scienziati non dovranno rendere conto di come l'ambiente circostante potrebbe distorcere le stime dei barioni, ha detto il pastore Marazuela.

Gli scienziati hanno dettagliato le loro scoperte (si apre in una nuova scheda) online il 25 agosto sulla rivista Nature.

Originariamente pubblicato su questo Web.com.

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