Nella ricerca astrofisica contemporanea, la comprensione delle perturbazioni che i segnali cosmici subiscono attraversando lo spazio interstellare rappresenta una sfida fondamentale. Un team guidato dal SETI Institute ha dimostrato come l'osservazione prolungata di un singolo pulsar possa rivelare la natura dinamica dello scintillio radio che affligge questi fari cosmici, aprendo prospettive inedite sia per la cronometria di precisione che per la ricerca di segnali di intelligenze extraterrestri. Lo studio, condotto per quasi un anno sulla pulsar PSR J0332+5434, ha mappato con dettaglio senza precedenti le variazioni temporali degli effetti di scintillazione attraverso frequenze radio comprese tra 900 e 1956 MHz.
Le pulsar costituiscono i residui ultradensanti e rapidamente rotanti di stelle massicce esplose in supernova. La loro emissione radio, caratterizzata da una regolarità paragonabile a quella degli orologi atomici più precisi, ne fa strumenti ideali per rilevare fenomeni cosmici sottili come le onde gravitazionali a bassa frequenza. Tuttavia, questa precisione intrinseca viene compromessa dalla propagazione attraverso il mezzo interstellare: nubi di elettroni liberi disperdono i segnali, introducendo ritardi che possono raggiungere decine di nanosecondi, un intervallo temporale infinitesimale ma critico per applicazioni di cronometria estrema.
Il fenomeno fisico alla base dello scintillio è analogo al tremolare delle stelle osservate attraverso l'atmosfera terrestre. Le onde radio emesse dalla pulsar, attraversando nubi di elettroni nello spazio interstellare, creano pattern di interferenza che variano nel tempo a causa del moto relativo tra la sorgente, il gas e la Terra. Questi pattern determinano variazioni nell'intensità del segnale ricevuto a diverse frequenze, ma soprattutto modificano sistematicamente i tempi di arrivo degli impulsi. La correlazione diretta tra intensità della scintillazione e ritardo temporale costituisce il cuore della metodologia sviluppata dal team.
Utilizzando l'Allen Telescope Array (ATA), un sistema di radiotelescopi progettato specificamente per osservazioni a banda larga e campagne prolungate, i ricercatori hanno condotto quasi quotidianamente per circa 300 giorni misurazioni della larghezza di banda di scintillazione, parametro che quantifica la dimensione caratteristica dei pattern di intensità. L'analisi ha rivelato variazioni significative su scale temporali che vanno da giorni a mesi, con evidenze di un ciclo dominante di circa 200 giorni. Questa periodicità riflette probabilmente la geometria orbitale terrestre combinata con la struttura tridimensionale delle nubi di plasma interstellare.
Come sottolineato da Grayce Brown, responsabile del progetto e ricercatrice del SETI Institute, le pulsar rappresentano strumenti straordinari che ci insegnano molto sull'universo e sul nostro vicinato stellare. La ricerca introduce inoltre un metodo innovativo per stimare la dipendenza della scintillazione dalla frequenza radio, sfruttando pienamente la banda di osservazione dell'ATA e superando i limiti delle tecniche tradizionali basate su misurazioni a frequenze discrete.
Le implicazioni di questo lavoro si estendono ben oltre la fisica delle pulsar. Per la comunità SETI, impegnata nell'identificazione di potenziali tecnofirme extraterrestri, comprendere gli effetti di scintillazione diventa cruciale per distinguere segnali cosmici autentici dall'interferenza radio terrestre. Tutti i segnali che attraversano lo spazio interstellare, indipendentemente dalla loro origine naturale o artificiale, subiscono scintillazione secondo leggi fisiche ben definite. La presenza o l'assenza di questi effetti caratteristici può quindi fungere da discriminante diagnostico fondamentale nelle strategie di ricerca.
La dottoressa Sofia Sheikh, coautrice dello studio e responsabile della ricerca sulle tecnofirme presso il SETI Institute, evidenzia come questa tipologia di osservazioni fornisca simultaneamente informazioni sulla pulsar, sul moto terrestre e sul materiale interposto. Questa capacità di separare contributi diversi attraverso l'analisi statistica a lungo termine delle variazioni di scintillazione potrebbe rivelarsi determinante nelle prossime generazioni di esperimenti dedicati alla rilevazione di onde gravitazionali attraverso array di pulsar.
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