Questa impressione artistica mostra lo strano oggetto AR Scorpii. In questa unica stella doppia, una nana bianca che ruota rapidamente (a destra) alimenta elettroni fino a quasi la velocità della luce. Queste particelle ad alta energia rilasciano esplosioni di radiazioni che colpiscono la stella compagna, una nana rossa (a sinistra), e causano l’intero sistema a pulsare drammaticamente ogni 1,97 minuti con radiazioni che vanno dall’ultravioletto alla radio. (Credito immagine: M. Garlick/University of Warwick/ESO)
Le esplosioni ripetute lentamente di intense onde radio dallo spazio hanno sconcertato gli astronomi da quando sono state scoperte nel 2022. In una nuova ricerca, abbiamo per la prima volta tracciato uno di questi segnali pulsanti fino alla sua origine: un tipo comune di stella leggera chiamata nana rossa, probabilmente in un’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 team ha fatto una scoperta straordinaria: pulsazioni radio periodiche che si ripetevano ogni 18 minuti, emanate dallo spazio. Le pulsazioni superavano in luminosità tutto ciò che le circondava, brillavano intensamente per tre mesi, poi scomparivano. Sappiamo che alcuni segnali radio ripetuti provengono da un tipo di stella di neutroni chiamata pulsar radio, che ruota rapidamente (tipicamente una volta al secondo o più velocemente), emettendo onde radio come un faro. Il problema è che le nostre teorie attuali dicono che una pulsar che ruota solo una volta ogni 18 minuti non dovrebbe produrre onde radio. Quindi abbiamo pensato che la nostra scoperta del 2022 potesse indicare una nuova e eccitante fisica – o aiutare a spiegare esattamente come le pulsar emettono radiazioni, cosa che non è ancora ben compresa nonostante 50 anni di ricerca.
Da allora sono state scoperte altre sorgenti radio che lampeggiano lentamente. Ora ci sono circa dieci “transienti radio a lungo periodo” conosciuti. Tuttavia, trovare semplicemente più esempi non è stato sufficiente per risolvere il mistero.
Alla ricerca delle periferie della galassia
Fino ad ora, ognuna di queste sorgenti è stata trovata nel cuore della Via Lattea. Questo rende molto difficile capire che tipo di stella o oggetto produce le onde radio, perché ci sono migliaia di stelle in una piccola area. Qualsiasi di esse potrebbe essere responsabile del segnale, o nessuna di esse. Quindi, abbiamo avviato una campagna per scansionare i cieli con il radiotelescopio Murchison Widefield Array in Australia occidentale, che può osservare 1.000 gradi quadrati di cielo ogni minuto. Uno studente universitario della Curtin University, Csanád Horváth, ha elaborato dati che coprono metà del cielo, cercando questi segnali elusivi in regioni meno popolate della Via Lattea.
E sicuramente, abbiamo trovato una nuova sorgente! Chiamata GLEAM-X J0704-37, produce pulsazioni di onde radio della durata di un minuto, proprio come altri transienti radio a lungo periodo. Tuttavia, queste pulsazioni si ripetono solo una volta ogni 2,9 ore, rendendola 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 osservazioni hanno individuato con precisione la posizione delle onde radio: provenivano da una stella nana rossa. Queste stelle sono incredibilmente comuni, costituendo il 70% delle stelle nella Via Lattea, ma sono così deboli che non una sola è visibile a occhio nudo.
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 nostro Sole. Quando il vento colpisce il campo magnetico della nana bianca, verrebbe accelerato, producendo onde radio. Questo potrebbe essere simile a come il vento stellare del Sole interagisce con il campo magnetico terrestre per produrre bellissime aurore, e anche onde radio a bassa frequenza.
Conosciamo già alcuni sistemi come questo, come AR Scorpii, dove le variazioni nella luminosità della nana rossa implicano che la nana bianca compagna la stia colpendo con un potente raggio di onde radio ogni due minuti. Nessuno di questi sistemi è così luminoso o lento come i transienti radio a lungo periodo, ma forse man mano che troviamo più esempi, riusciremo a elaborare un modello fisico unificante che li spieghi tutti. D’altra parte, potrebbero esserci molti tipi diversi di sistemi che possono produrre pulsazioni radio a lungo periodo. In ogni caso, abbiamo imparato il potere di aspettarci l’inaspettato – e continueremo a scansionare i cieli per risolvere questo mistero cosmico.