ABBIAMO OSPITI/ASTROFISICA – I FRB

Articolo di Gian Carlo Ruggeri, Autore Ospite de La Lampadina

I lampi radio veloci (Fast Radio Bursts – FRB) costituiscono uno dei maggiori ed affascinanti misteri dell’astrofisica, non ancora risolti. Scoperti nel 2007, essi consistono in impulsi radio brevissimi (millisecondi o durata inferiore) e sono un miliardo di volte più brillanti di qualsiasi cosa simile, in posizione remota, nella nostra galassia.
Tali impulsi sono molto regolari: i ricercatori dell’esperimento CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment), tra il 16 settembre ed il 30 ottobre 2019, hanno registrato segnali che si ripetevano nei primi quattro giorni ogni ora; successivamente, il silenzio e, quindi, la loro riapparizione dopo dodici giorni, nello stesso modo.
Prima di esporre cosa rappresentano gli FRB è, però, necessario illustrare cos’è una stella di neutroni ed una pulsar. Quando le stelle di dimensioni molto maggiori del Sole esauriscono il loro combustibile nucleare, subiscono una trasformazione dipendente da un parametro denominato “Massa solare”: in funzione della grandezza di tale parametro, si possono formare le stelle di neutroni, ovvero piccole sfere di 10 – 20 Km di raggio che contengono una volta e mezzo la massa del Sole.
Queste piccole stelle ruotano su se stesse a spaventose velocità (anche superiori a 50.000 Km / s). Le stelle di neutroni producono campi magnetici altissimi, superiori miliardi di volte alle stelle ordinarie. Allorché l’asse magnetico della stella non coincide con il suo asse di rotazione, gli elettroni ed i positroni (= antiparticella dell’elettrone) che sono rimasti liberi sulla superficie della stella, vengono accelerati verso i poli e danno luogo ad un getto di radiazione elettromagnetica: se la Terra si trovasse sul cono di emissione di tale stazione radio, si potrebbe registrare un segnale radio molto regolare e pulsato, come un faro che emettesse onde radio (invece di onde luminose): è una pulsar. Gli FRB, oltre a possedere la succitata peculiarità (impulsi radio brevissimi ed enormemente brillanti), ne hanno un’altra: sono estremamente dispersi.

La dispersione (DM) è un fenomeno che si manifesta quando un segnale radio viaggia dalla sua sorgente verso un osservatore (supponiamo, sulla Terra): le frequenze più alte che compongono il segnale giungono al radio telescopio prima delle basse frequenze. In presenza di particelle cariche, come protoni ed elettroni, dei quali è formata la luce, i protoni, molto più energetici, tendono a spingere indietro gli elettroni liberi con un moderato effetto sulla loro velocità, pertanto, la quantità di dispersione è dominata dagli elettroni, che sono 2000 volte più leggeri dei protoni; per questo, in astronomia, si considera responsabile della dispersione il contenuto in elettroni liberi.

Per semplificare, pensiamo che la dispersione rappresenti il numero di elettroni liberi fra l’osservatore e la pulsar, per unità di area. Come su accennato, il grande interesse suscitato dagli FRB è dovuto ai loro due principali attributi: l’estrema luminosità e l’elevata dispersione (DM). Diversamente dalle pulsar, la cui DM varia fra le decine alle centinaia, gli FRB hanno una DM intorno alle migliaia: questo indica che essi passano attraverso molta più materia di quella che la nostra galassia ha da offrirci lungo il percorso ottico.
Ciò suggerisce la loro natura extragalattica: prospettiva eccitante, dal momento che essi potrebbero essere usati come sonde di parametri cosmologici, campi magnetici intergalattici, o come localizzatori di materia barionica dispersa nell’universo (i barioni sono particelle subatomiche composte, costituite da un numero dispari di quark; quest’ultimo essendo una particella elementare costituente dei protoni, dei neutroni e dei mesoni).

Difficile pensare ad una trasmissione aliena, a causa dell’elevatissima intensità dei segnali; forse la regolarità di essi potrebbe essere attribuita ad una stella di neutroni od a un sistema di due oggetti (stelle, pianeti, asteroidi o galassie – “sistema binario”, molto diffuso nell’universo) vicini tra loro e avvinti dalla mutua attrazione gravitazionale, così da orbitare attorno ad un comune centro di massa.