Un team internazionale di astronomi, tra cui ricercatori del Dipartimento di Fisica dell’Università di Hong Kong (HKU), ha scoperto la prima prova decisiva che almeno alcune sorgenti di lampi radio veloci (FRB) – brevi ma potenti lampi di onde radio provenienti da galassie lontane – risiedono in sistemi stellari binari. Ciò significa che la sorgente FRB non è una stella isolata, come precedentemente ipotizzato, ma parte di un sistema stellare binario in cui due stelle orbitano l’una attorno all’altra. Utilizzando il telescopio sferico ad apertura di cinquecento metri (FAST) situato a Guizhou, noto anche come “China Sky Eye”, il team ha rilevato un segnale distintivo che rivela la presenza di una stella compagna vicina in orbita attorno alla sorgente FRB.
Osservazioni e brillamento RM
La scoperta, pubblicata su Science, si basa su quasi 20 mesi di monitoraggio di un FRB attivo e ripetuto situato a circa 2,5 miliardi di anni luce di distanza. I cambiamenti nelle proprietà di polarizzazione delle onde radio possono rivelare l’ambiente circostante una sorgente di FRB. Il team ha osservato un raro fenomeno noto come “brillamento RM”: un cambiamento improvviso e drammatico nelle proprietà di polarizzazione del segnale radio, probabilmente causato da un’espulsione di massa coronale (CME) da una stella compagna che contamina l’ambiente della sorgente di FRB.
Le dichiarazioni dei ricercatori
“Questa scoperta fornisce un indizio definitivo sull’origine di almeno alcuni FRB ripetuti”, ha affermato il professor Bing Zhang, professore ordinario di astrofisica presso il Dipartimento di fisica e direttore fondatore dell’Hong Kong Institute for Astronomy and Astrophysics presso l’HKU, nonché autore corrispondente dell’articolo.
“Le prove supportano fortemente l’esistenza di un sistema binario contenente una magnetar, una stella di neutroni con un campo magnetico estremamente forte, e una stella simile al nostro sole.” I lampi radio veloci sono lampi radio di durata pari a millisecondi, ma straordinariamente luminosi, provenienti da oltre la nostra galassia, la Via Lattea. Mentre la maggior parte dei lampi radio veloci viene osservata una sola volta, una piccola frazione si ripete, offrendo rare opportunità di studio a lungo termine e rendendo possibile rilevare cambiamenti insoliti nel tempo.
Il monitoraggio con FAST e il caso FRB 220529A
Queste fonti ricorrenti sono state attentamente monitorate da FAST dal 2020 attraverso un programma scientifico chiave FRB dedicato, co-diretto dal professor Bing Zhang.
FRB 220529A era uno degli FRB attivi e ripetuti monitorati continuamente con FAST.
“FRB 220529A è stato monitorato per mesi e inizialmente non ha mostrato alcun segno di degrado”, ha affermato il professor Bing Zhang. “Poi, dopo un’osservazione a lungo termine durata 17 mesi, è successo qualcosa di veramente emozionante”. Gli FRB sono noti per la loro polarizzazione lineare prossima al 100%. Quando le onde radio viaggiano attraverso un plasma magnetizzato, il loro angolo di polarizzazione ruota con la frequenza, un effetto noto come rotazione di Faraday, misurato dalla misura di rotazione (RM).
Le variazioni di RM e l’interpretazione fisica
“Verso la fine del 2023, abbiamo rilevato un brusco aumento dell’RM di oltre cento volte“, ha affermato il dott. Ye Li del Purple Mountain Observatory e dell’Università di Scienza e Tecnologia della Cina, primo autore dello studio.
“L’RM è poi rapidamente diminuito nell’arco di due settimane, tornando al livello precedente. Chiamiamo questo fenomeno un ‘ritorno all’RM’“.
Una variazione di RM di così breve durata è coerente con un plasma denso e magnetizzato che attraversa brevemente la linea di vista.
“Una spiegazione naturale è che una stella compagna vicina abbia espulso questo plasma”, ha spiegato il professor Bing Zhang.
Modelli teorici e osservazioni complementari
“Un modello del genere funziona bene per interpretare le osservazioni”, ha affermato il professor Yuanpei Yang, professore presso l’Università dello Yunnan e co-autore principale dell’articolo. “L’addensamento di plasma richiesto è coerente con le espulsioni di massa coronale (CME) emesse dal Sole e da altre stelle della Via Lattea“.
Sebbene la stella compagna non possa essere osservata direttamente a questa distanza, la sua presenza è stata rivelata attraverso continue osservazioni radio con FAST e il telescopio australiano Parkes.
Implicazioni per lo studio dei FRB
“Questa scoperta è stata resa possibile dalle osservazioni costanti condotte con i migliori telescopi al mondo e dall’instancabile lavoro del nostro team di ricerca”, ha affermato il professor Xuefeng Wu del Purple Mountain Observatory e dell’Università di Scienza e Tecnologia della Cina, autore principale dello studio.
La scoperta supporta anche un recente quadro fisico unificato proposto dal professor Bing Zhang e dal suo collaboratore, in cui tutti i FRB hanno origine dalle magnetar, con interazioni nei sistemi binari che consentono una geometria preferita che consente esplosioni più frequenti e ripetute.
Il monitoraggio continuo a lungo termine di FRB ripetuti potrebbe rivelare quanto siano comuni i sistemi binari tra queste misteriose sorgenti.
Fonte: Phys.org
Redazione Economia dello Spazio Magazine
