Nell'astrofisica moderna, pochi fenomeni celesti hanno suscitato tanto interesse e mistero quanto i lampi radio veloci, conosciuti con l'acronimo inglese FRB (Fast Radio Bursts). Questi straordinari impulsi di onde radio, della durata di appena qualche millisecondo, sprigionano un'energia paragonabile a quella emessa dal Sole in giorni interi, pur provenendo da galassie distanti miliardi di anni luce. Ora, un'equipe internazionale di astronomi, con il contributo determinante del Dipartimento di Fisica dell'Università di Hong Kong, ha raccolto le prove più convincenti fino ad oggi che almeno una parte significativa di questi segnali enigmatici non proviene da stelle isolate, come ipotizzato dalla comunità scientifica, ma da sistemi binari dove due astri orbitano l'uno attorno all'altro in una danza gravitazionale complessa.
La scoperta, pubblicata sulla prestigiosa rivista Science, rovescia decenni di assunzioni teoriche sulla natura delle sorgenti FRB e rappresenta un traguardo metodologico importante nel campo della radioastronomia extragalattica. Il team ha utilizzato il telescopio FAST (Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope), situato nella provincia cinese di Guizhou e comunemente soprannominato "Occhio celeste cinese", il più grande radiotelescopio a disco singolo al mondo. Durante quasi venti mesi di osservazioni sistematiche, i ricercatori hanno monitorato un FRB ripetitivo catalogato come FRB 220529A, localizzato a circa 2,5 miliardi di anni luce dalla Terra, individuando un segnale del tutto inatteso che ha rivelato la presenza di una stella compagna invisibile.
La maggior parte dei lampi radio veloci viene rilevata una sola volta, rendendo estremamente difficile qualsiasi studio approfondito delle loro caratteristiche fisiche. Esiste tuttavia una sottocategoria particolarmente preziosa per gli astronomi: i cosiddetti FRB ripetitivi, che emettono impulsi multipli a intervalli irregolari. Dal 2020, FAST conduce un programma di ricerca dedicato proprio a questi fenomeni, coordinato dal professor Bing Zhang, cattedratico di astrofisica e direttore fondatore dell'Hong Kong Institute for Astronomy and Astrophysics. Per quasi un anno e mezzo, FRB 220529A appariva come una sorgente relativamente ordinaria, fino a quando, verso la fine del 2023, gli strumenti registrarono un'anomalia spettacolare.
Le onde radio, attraversando lo spazio interstellare e intergalattico, portano con sé informazioni preziose sugli ambienti che hanno attraversato. Una di queste impronte è la polarizzazione lineare, caratteristica distintiva degli FRB, che può subire rotazioni sistematiche in presenza di plasma magnetizzato, un fenomeno noto come rotazione di Faraday. La quantità di rotazione viene espressa mediante un parametro chiamato "misura di rotazione" (RM, Rotation Measure). Il dottor Ye Li, primo autore dello studio presso il Purple Mountain Observatory e l'Università di Scienza e Tecnologia della Cina, ha descritto l'evento cruciale: verso la fine del 2023, la misura di rotazione è aumentata bruscamente di oltre cento volte rispetto ai valori standard.
Questo evento eccezionale, definito dagli astronomi flare di RM, è durato circa due settimane prima che il parametro tornasse ai livelli precedenti. Tale comportamento trova una spiegazione coerente nell'ipotesi che una nube densa di plasma magnetizzato abbia attraversato la linea di vista tra la Terra e la sorgente FRB. Ma quale potrebbe essere l'origine di questa nube? Il professor Zhang ha proposto un'interpretazione che si basa su fenomeni già noti nel nostro Sistema Solare: un'espulsione di massa coronale (CME, Coronal Mass Ejection) da una stella compagna, analoga alle eruzioni solari ma su scala potenzialmente più intensa.
Il modello teorico elaborato dal team, con il contributo fondamentale del professor Yuanpei Yang dell'Università dello Yunnan, co-primo autore dello studio, suggerisce che la sorgente FRB sia in realtà un sistema binario composto da una magnetar, una stella di neutroni con un campo magnetico straordinariamente intenso (dell'ordine di 10^14-10^15 Gauss, tra i più potenti dell'universo conosciuto), accompagnata da una stella simile al nostro Sole. Le caratteristiche del plasma richieste per spiegare le osservazioni sono perfettamente compatibili con quelle delle espulsioni di massa coronale documentate non solo dal Sole ma anche da altre stelle nella Via Lattea, rafforzando la plausibilità dell'ipotesi.
Benché la stella compagna non possa essere osservata direttamente a una distanza così considerevole, la sua presenza si è rivelata attraverso l'impronta indelebile lasciata sul segnale radio, confermata da osservazioni indipendenti condotte anche con il radiotelescopio Parkes in Australia. Questa metodologia rappresenta un esempio paradigmatico di come la radioastronomia moderna permetta di dedurre la struttura di sistemi stellari altrimenti inaccessibili attraverso l'analisi forense delle proprietà della radiazione elettromagnetica.
La scoperta si inserisce in un quadro teorico più ampio proposto da Zhang e dai suoi collaboratori, secondo cui tutte le sorgenti FRB sarebbero riconducibili a magnetar, mentre le interazioni gravitazionali e magnetiche all'interno di sistemi binari creerebbero le condizioni particolari che favoriscono l'emissione ripetitiva di impulsi. Questa interpretazione unificante potrebbe finalmente riconciliare le diverse classi osservative di FRB in un singolo paradigma fisico coerente, sebbene siano necessari ulteriori studi di lungo periodo per determinare con precisione statistica quanto siano comuni i sistemi binari tra le sorgenti di lampi radio veloci.
Il professor Xuefeng Wu del Purple Mountain Observatory, autore corrispondente principale dello studio, ha sottolineato come questo risultato sia stato possibile solo grazie alla perseveranza nel monitoraggio astronomico utilizzando i telescopi più avanzati al mondo e al lavoro instancabile di un team di ricerca dedicato. Il progetto ha ricevuto finanziamenti dalla National Natural Science Foundation of China e da altri enti nazionali e internazionali, con tempo di osservazione assicurato dal FAST FRB Key Science Project e da programmi dedicati sui telescopi FAST e Parkes.
Le prospettive aperte da questa ricerca sono significative: continuando il monitoraggio sistematico di altre sorgenti FRB ripetitive, gli astronomi potrebbero mappare la diversità degli ambienti stellari che producono questi fenomeni, distinguendo tra magnetar isolate e quelle inserite in sistemi multipli. Inoltre, la tecnica di rilevamento dei flare di RM potrebbe diventare uno strumento diagnostico potente per identificare stelle compagne invisibili anche in altri contesti astrofisici. Le domande rimangono numerose: quale percentuale di FRB proviene effettivamente da sistemi binari? Quale ruolo gioca la stella compagna nell'innescare o modulare l'emissione dei lampi? E soprattutto, quali processi fisici esatti, alla scala microscopica delle particelle accelerate e dei campi magnetici estremi, generano questi impulsi di energia concentrata? Le risposte richiederanno anni di osservazioni aggiuntive e raffinamenti teorici, ma la direzione della ricerca è ora più chiara che mai.
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