I telescopi della NASA scoprono nuove prove sui segnali misteriosi provenienti dallo spazio profondo

Francesco
14 feb 2024
Tempo di lettura: 5 min

In un'espulsione che avrebbe causato un rallentamento della sua rotazione, una magnetar è raffigurata mentre perde materiale nello spazio nel concept di questo artista. Le linee forti e contorte del campo magnetico della magnetar (mostrate in verde) possono influenzare il flusso di materiale elettricamente carico dall'oggetto, che è un tipo di stella di neutroni. NASA/JPL-Caltech

Utilizzando due dei telescopi a raggi X dell’agenzia, i ricercatori hanno potuto ingrandire il comportamento irregolare di una stella morta mentre rilasciava una breve e luminosa raffica di onde radio.

Le misteriose esplosioni di onde radio dallo spazio profondo sono un enigma affascinante per gli astronomi. Recentemente, due telescopi a raggi X della NASA hanno osservato uno di questi eventi, noto come lampo radio veloce, pochi minuti prima e dopo che si è verificato. Questa visione senza precedenti sta aprendo nuove strade per comprendere meglio questi eventi radio estremi.

Sebbene i lampi radio veloci durino solo una frazione di secondo, possono rilasciare una quantità di energia paragonabile a quella emessa dal Sole in un anno. La loro luce forma anche un raggio laser, distinguendoli dalle esplosioni cosmiche più caotiche.

Individuare la fonte di queste raffiche è una sfida. Prima del 2020, quelli che sono stati rintracciati alla loro origine provenivano da al di fuori della nostra galassia, troppo lontano per essere osservati direttamente dagli astronomi. Tuttavia, un lampo radio veloce è esploso nella galassia natale della Terra, originato da un oggetto estremamente denso chiamato magnetar, i resti collassati di una stella esplosa 1 2.

Nell’ottobre 2022, la stessa magnetar SGR 1935+2154 ha prodotto un altro lampo radio veloce, oggetto di uno studio dettagliato condotto dai telescopi NICER (Neutron Star Interior Composition Explorer) della NASA sulla Stazione Spaziale Internazionale e dal NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) in orbita terrestre bassa. Questa osservazione senza precedenti ha permesso di scrutare gli eventi della magnetar prima e dopo l’esplosione radio veloce, aprendo nuove prospettive per comprendere questi fenomeni estremi nel cosmo.

I lampi radio veloci, pur durando solo una frazione di secondo, rilasciano una quantità di energia paragonabile a quella emessa dal Sole in un anno. La luce di questi lampi forma anche un raggio laser, distinguendoli dalle esplosioni cosmiche più caotiche.

La magnetar SGR 1935+2154, con un diametro di circa 12 miglia (20 chilometri) e una rotazione di circa 3,2 volte al secondo, ha una superficie che si muove a una velocità di circa 7.000 mph (11.000 km/h). Sorprendentemente, tra due “glitch” (variazioni improvvise della velocità di rotazione), la magnetar ha rallentato a meno della sua velocità pre-glitch in sole nove ore, un fenomeno osservato solo in rari casi e circa 100 volte più rapidamente di quanto mai registrato in una magnetar.

L’astrofisico Chin-Ping Hu, autore principale dello studio, ha sottolineato che questi oggetti stanno manifestando comportamenti su scale temporali molto più brevi di quanto si pensasse in precedenza, aprendo nuove domande sulla generazione dei lampi radio 1 2.

Quando si cerca di capire esattamente come le magnetar producono lampi radio veloci, gli scienziati devono considerare molte variabili.

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. Questa densità estrema comporta anche una forte attrazione gravitazionale: un marshmallow che cadesse su una tipica stella di neutroni impatterebbe con la forza di una bomba atomica.

La superficie di una magnetar è un luogo volatile, che rilascia regolarmente raffiche di raggi X e luce ad alta energia. Prima del lampo radio veloce che si è verificato nel 2022, la magnetar ha iniziato a rilasciare eruzioni di raggi X e raggi gamma (lunghezze d’onda della luce ancora più energetiche) che sono state osservate nella visione periferica dei telescopi spaziali ad alta energia. Questo aumento dell’attività ha spinto gli operatori di missione a puntare NICER e NuSTAR direttamente verso la magnetar.

Il coautore dello studio, Zorawar Wadiasingh, ricercatore presso l’Università del Maryland, College Park e il Goddard Space Flight Center della NASA, ha dichiarato: “Tutti quei lampi di raggi X che si sono verificati prima di questo glitch avrebbero avuto, in linea di principio, abbastanza energia per creare un lampo radio veloce, ma non lo hanno fatto”. Sembrerebbe quindi che qualcosa sia cambiato durante il periodo di rallentamento, creando il giusto insieme di condizioni 1 2.

Quando si cerca di capire esattamente come le magnetar producono lampi radio veloci, gli scienziati devono considerare molte variabili.

La missione NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) è guidata dal Caltech e gestita dal Jet Propulsion Laboratory della NASA nel sud della California. Questo osservatorio spaziale, lanciato il 13 giugno 2012, è il primo telescopio a raggi X a fuoco duro (con energie tra 3 e 80 keV) in orbita, aprendo per la prima volta il cielo dei raggi X duri a studi sensibili.

NuSTAR studia l’universo attraverso raggi X ad alta energia per comprendere meglio la dinamica dei buchi neri, delle stelle esplosive e delle galassie attive più estreme. Oltre a integrare missioni di astrofisica che studiano l’universo in varie lunghezze d’onda, NuSTAR contribuisce a migliorare notevolmente le osservazioni effettuate dagli osservatori a terra.

Alcuni dei risultati scientifici e scoperte di NuSTAR includono:

Misurazione precisa della rotazione dei buchi neri: Ha permesso di misurare con alta precisione la rotazione di un buco nero.
Comprensione delle esplosioni stellari: Ha contribuito a chiarire il mistero delle esplosioni stellari.
Scoperta di una stella morta incredibilmente luminosa: Ha individuato una stella morta sorprendentemente brillante.
Esplorazione dei nascondigli nascosti dei buchi neri: Ha permesso di scrutare profondamente all’interno dei buchi neri.

La missione NICER (Neutron Star Interior Composition Explorer) è un carico utile esterno sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS). Gestito e operato presso il Goddard Space Flight Center della NASA, NICER studia le stelle di neutroni attraverso il timing dei raggi X morbidi.

Le stelle di neutroni sono ambienti unici in cui tutte e quattro le forze fondamentali della natura sono simultaneamente importanti. La loro densità estrema comporta una forte attrazione gravitazionale, e la superficie di una stella di neutroni rilascia regolarmente raffiche di raggi X e luce ad alta energia.

NICER ha dimostrato l’uso dei pulsar galattici come punti di riferimento per la navigazione nelle future missioni di esplorazione nello spazio profondo.

Per ulteriori informazioni sulle missioni NuSTAR e NICER, visitate i seguenti link:

Fonte: NASA