Il misterioso segnale ogni 36 minuti è improvvisamente scomparso. ASKAP J1424 sfida l’astronomia

Un faro cosmico attivo per otto giorni

I radiotelescopi hanno intercettato un oggetto che si comportava come un orologio cosmico di precisione assoluta. Dopo otto giorni di puntualità impeccabile, però, si è spento senza alcun preavviso, lasciando gli astronomi con una serie di domande senza risposta.

Il fenomeno catalogato come ASKAP J1424 rappresenta uno dei segnali radio più enigmatici degli ultimi anni. Il radiotelescopio australiano ha rilevato una sorgente che emetteva impulsi con una regolarità matematica ogni 36 minuti, per poi cessare le emissioni con la stessa improvvisazione con cui era comparsa. Gli scienziati stanno cercando di capire cosa si nasconda dietro questo comportamento e se si tratti di una categoria completamente nuova di oggetto cosmico.

Fenomeni simili mettono in discussione i modelli attuali sulle stelle morte e sugli oggetti compatti. Ricercatori di diverse istituzioni stanno analizzando i dati e avanzando varie ipotesi, dalle stelle di neutroni con campi magnetici estremi ai sistemi binari di nane bianche. Nessuna teoria, tuttavia, riesce ancora a spiegare tutte le caratteristiche osservate di questa sorgente misteriosa.

La regolarità del segnale che ha stupito tutti

La periodicità di ASKAP J1424 era straordinaria. Per circa otto giorni consecutivi, la sorgente ha emesso impulsi radio ogni 2.147 secondi, equivalenti a circa 36 minuti. Questa cadenza restava pressoché perfettamente stabile, affascinando inizialmente i ricercatori e disorientandoli completamente quando le emissioni sono cessate di colpo, senza alcun progressivo indebolimento del segnale.

L’oggetto è stato individuato per la prima volta nei dati del sistema Australian SKA Pathfinder durante un programma di sorveglianza sistematica del cielo. Questo telescopio è composto da decine di antenne distribuite nel deserto australiano, progettate per scansionare rapidamente vaste porzioni di cielo. Il suo punto di forza è la capacità di tornare regolarmente sulle stesse posizioni, permettendo di catturare fenomeni transitori.

Durante gli otto giorni di attività, gli astronomi hanno registrato decine di impulsi consecutivi. Poi, senza alcuna diminuzione graduale dell’intensità, le emissioni si sono interrotte completamente. I telescopi che monitorano quella regione del cielo non rilevano ora assolutamente nulla in quella posizione — né in banda radio, né nella luce visibile, né nello spettro infrarosso.

I transienti radio a lunga periodo: una nuova classe di oggetti

Negli ultimi anni gli astronomi registrano con frequenza crescente oggetti che lampeggiano nello spettro radio con periodi nettamente diversi da quelli dei classici pulsar. Da qui è nato il concetto di transienti radio a lungo periodo, ovvero sorgenti che si attivano e disattivano a intervalli misurati in minuti o ore. Questi oggetti rappresentano una sfida per i modelli astrofisici tradizionali.

I pulsar classici sono stelle di neutroni a rotazione rapida, con periodi che vanno da frazioni di secondo a qualche secondo. Una stella di neutroni con un diametro di circa venti chilometri può ruotare centinaia di volte al secondo, emettendo impulsi radio regolari. ASKAP J1424, con il suo ciclo di 36 minuti, non rientra affatto in questo schema e suggerisce l’esistenza di un meccanismo completamente diverso.

Le caratteristiche distintive di ASKAP J1424 comprendono:

• un periodo di emissione di circa 36 minuti, ovvero oltre mille volte più lungo di quello dei pulsar al millisecondo
• una fase di attività di circa otto giorni con impulsi stabili e continui
• assenza di una controparte visibile nello spettro ottico e infrarosso
• segnale radio completamente polarizzato, indicativo di un campo magnetico intenso
• interruzione improvvisa delle emissioni senza indebolimento progressivo
• nessuna rilevazione successiva al termine della fase attiva

Queste caratteristiche, considerate nel loro insieme, suggeriscono che si tratti di una stella di neutroni estremamente atipica oppure di un tipo di oggetto compatto ancora sconosciuto. Ricercatori dell’Università di Sydney e di altre istituzioni stanno esaminando tutte le possibilità disponibili.

Cosa può generare un ritmo così lento e regolare

I ricercatori stanno valutando principalmente due scenari per spiegare il comportamento osservato. Il primo prevede una stella di neutroni con un campo magnetico straordinariamente potente che ruota molto più lentamente dei pulsar ordinari — questi oggetti sono noti come magnetar e possono avere campi di un ordine di grandezza superiori a quelli delle stelle di neutroni standard. La seconda ipotesi chiama in causa una nana bianca con un campo magnetico insolitamente intenso.

Le nane bianche sono nuclei spenti di stelle simili al Sole, compressi fino alle dimensioni della Terra. Di norma non hanno campi magnetici abbastanza forti da generare intensa emissione radio, ma alcune eccezioni sono state osservate. Se una nana bianca in un sistema binario stesse catturando materia da una stella compagna, potrebbero crearsi le condizioni necessarie per l’emissione radio.

Entrambi i modelli spiegano parzialmente la lunga periodicità e l’intensa emissione radio, ma presentano lacune serie per quanto riguarda l’interruzione improvvisa del segnale. I ricercatori della Curtin University in Australia propendono per l’ipotesi del sistema binario, mentre altri favoriscono il modello di una stella di neutroni a rotazione ultralenta con una magnetosfera complessa.

Il segnale completamente polarizzato rivela condizioni estreme

La chiave per comprendere il mistero risiede nella natura stessa dell’onda radio intercettata. ASKAP J1424 emette un segnale completamente polarizzato, il che significa che le oscillazioni del campo elettromagnetico sono disposte in modo molto ordinato. Un livello di polarizzazione così elevato si riscontra solo in ambienti con campi magnetici estremamente forti e strutturati.

La polarizzazione totale dell’emissione indica la presenza di un campo magnetico ordinato e intensissimo, e di plasma in condizioni che si incontrano raramente al di fuori dell’influenza di oggetti estremi come le stelle di neutroni o le stelle doppie strette. Durante le osservazioni è evidente un passaggio tra polarizzazione ellittica e lineare, il che suggerisce una struttura complessa delle linee di forza.

Questo cambiamento di polarizzazione indica che il segnale si origina in una zona dove le linee del campo magnetico hanno una geometria articolata e l’onda radio attraversa un mezzo con proprietà variabili. Gli scienziati del CSIRO, l’organizzazione scientifica australiana che gestisce ASKAP, hanno utilizzato un’analisi precisa della polarizzazione per ricostruire la probabile configurazione del campo magnetico della sorgente.

L’assenza di tracce nella luce visibile complica l’identificazione

Particolarmente frustrante per gli astronomi è l’assenza di qualsiasi controparte in altre regioni dello spettro. I telescopi ottici, incluso il sistema Gemini alle Hawaii, non mostrano alcun candidato evidente nella posizione da cui proveniva il segnale. Anche le immagini infrarosse dai telescopi spaziali non evidenziano nulla di insolito.

Se ASKAP J1424 fosse una stella ordinaria o una nana bianca luminosa, dovrebbe essere visibile almeno una debole traccia. Il silenzio nelle altre bande spettrali suggerisce un sistema molto compatto e di bassa luminosità, in cui la maggior parte dell’energia fuoriesce proprio in banda radio. Un comportamento simile è stato osservato in alcuni magnetar, ma mai con una periodicità così lunga.

I ricercatori hanno fatto ricorso anche agli osservatori a raggi X, ma nemmeno questi hanno registrato alcun segnale dalla zona in questione. L’assenza di una controparte multispettrale complica enormemente la determinazione della natura precisa dell’oggetto e della sua distanza. Per ora gli astronomi possono solo stimare che ASKAP J1424 si trovi all’interno della nostra galassia, la Via Lattea.

Perché un segnale simile cambia la nostra visione della dinamica cosmica

Per decenni l’astronomia radio si è concentrata principalmente su sorgenti stabili come galassie, resti di supernova o quasar. Solo negli ultimi anni, grazie alla nuova generazione di strumenti, è emerso quanto sia dinamico il cielo in banda radio. Il progetto EMU, nell’ambito del quale è stato scoperto ASKAP J1424, è specificamente orientato alla ricerca di sorgenti effimere.

Segnali come ASKAP J1424 indicano l’esistenza di un’intera popolazione di oggetti che lampeggiano su scale temporali di giorni, ore o minuti. Compaiono, emettono una serie di impulsi e poi si zittiscono per un periodo indeterminato. Le tradizionali campagne osservative basate su lunghe esposizioni di una singola area li avrebbero facilmente mancati. Telescopi moderni come ASKAP o il futuro Square Kilometre Array stanno cambiando radicalmente questo approccio.

Gli scienziati stimano che oggetti simili potrebbero essere migliaia nella nostra galassia, ma la maggior parte rimane non rilevata proprio per la loro natura transitoria. Ogni nuova scoperta di questo tipo contribuisce alla comprensione di come si concluda la vita delle stelle e di quali siano gli stadi intermedi tra gli oggetti attivi e i resti completamente spenti.

L’ipotesi più intrigante: due nane bianche in orbita reciproca

Il team che analizza i dati ha proposto uno degli scenari più affascinanti: ASKAP J1424 potrebbe essere un sistema binario stretto in cui due nane bianche orbitano l’una attorno all’altra. Ciascuna di esse è il nucleo spento di una stella un tempo simile al Sole, compresso fino alle dimensioni della Terra con una densità di una tonnellata per centimetro cubo.

In questo scenario, i campi magnetici dei due componenti si intersecano continuamente. Quando il sistema raggiunge una determinata configurazione orbitale, le linee di forza si chiudono in un modo specifico e compare un’intensa emissione radio. Al variare della posizione reciproca, l’oggetto si spegne. Questa ipotesi spiega la regolarità degli impulsi come il periodo orbitale del sistema.

Sistemi simili di nane bianche sono stati osservati, per esempio, nel caso dell’oggetto AR Scorpii, che mostra anch’esso un comportamento pulsante nello spettro radio e ottico. AR Scorpii ha però un periodo molto più breve, di circa due minuti, ed è visibile anche nello spettro ottico, a differenza di ASKAP J1424.

In attesa di un risveglio o di nuovi oggetti simili

I prossimi anni vedranno una corsa tra la pazienza e le capacità tecnologiche disponibili. Gli astronomi pianificano sorveglianze periodiche della stessa area del cielo con i radiotelescopi ASKAP e MeerKAT in Sudafrica. In parallelo proseguono osservazioni in altre bande spettrali, nella speranza di catturare anche la più debole traccia ottica.

I ricercatori stanno anche passando al setaccio i dati d’archivio di varie campagne di sorveglianza del cielo, per verificare se segnali simili siano stati registrati in passato ma scartati come rumore o errore strumentale. I moderni algoritmi di apprendimento automatico consentono di analizzare enormi set di dati con efficienza e di cercare pattern corrispondenti a ASKAP J1424. Alcuni candidati sono già stati identificati e attendono conferma.

Se ASKAP J1424 dovesse riattivarsi, una nuova serie di impulsi permetterebbe di verificare se il suo ritmo sia cambiato. Anche piccole variazioni nel periodo o nella forma dell’impulso potrebbero rivelare se il responsabile sia la rotazione di un singolo oggetto oppure il movimento orbitale di due stelle. Queste informazioni ridurrebbero significativamente gli scenari possibili e avvicinerebbero gli astronomi a una risposta definitiva sulla natura di questa misteriosa sorgente.