Analisi dei lampi radio veloci: un approccio innovativo
La ricerca sui lampi radio veloci (FRBs) ha messo in luce la loro straordinaria energia e la loro natura enigmatica. Studi recenti, che utilizzano metodi innovativi per analizzare gli FRBs, suggeriscono che siano causati da molteplici meccanismi di emissione, aumentando la complessità nella comprensione delle loro origini.
I lampi radio veloci rappresentano le esplosioni radio più intense dell’Universo, rilasciando, in soltanto un millesimo di secondo, energia sufficiente a soddisfare il fabbisogno energetico della società umana globale per un trilione di anni. Dal loro primo avvistamento nel 2007, gli FRBs hanno attirato notevole attenzione, culminando nel Premio Shaw in Astronomia del 2023. Con un’origine ancora sconosciuta, questi estremi scoppî cosmici sono tra i fenomeni più enigmatici sia in astronomia che in fisica.
La causalità impone che le sorgenti degli FRB siano più piccole di c·dt in dimensione, dove c è la velocità della luce e dt è la durata degli eventi. Per un tipico lampo di 1 millisecondo, ciò implica una regione più piccola di 300 chilometri, suggerendo oggetti compatti come stelle di neutroni o buchi neri come motori degli FRBs. È stato osservato un rapido spin nella maggior parte degli oggetti compatti, dando luogo all’aspettativa di periodicità nei lampi ripetuti degli FRBs. Tuttavia, ricerche approfondite per la periodicità da millisecondi a secondi sono tutte fallite, spingendo a una rivalutazione dei meccanismi di emissione degli FRB.
Un nuovo metodo per caratterizzare il comportamento degli FRBs
Un team guidato dal Professor Di Li degli Osservatori Astronomici Nazionali dell’Accademia Cinese delle Scienze ha introdotto un nuovo approccio per caratterizzare il comportamento degli FRBs nello spazio bifase tempo-energia. Quantificando la casualità e il caos rispettivamente tramite l’indice generalizzato di “Pincus” e l’”Esponente di Lyapunov”, sono riusciti a collocare gli FRBs nel contesto di altri eventi fisici comuni come pulsar, terremoti e brillamenti solari, sistematicamente.
La casualità e il caos causano imprevedibilità, ma sono distinti. L’imprevedibilità di una sequenza casuale rimane costante nel tempo, immaginando di lanciare un dado: il risultato di ogni lancio non ha alcun legame con il precedente. Nei sistemi caotici, l’imprevedibilità aumenta esponenzialmente nel tempo. Ad esempio, chiunque può prevedere il meteo nei prossimi secondi guardando in alto e intorno, mentre è ancora difficile per l’umanità prevedere accuratamente il meteo a lungo termine.
Il team ha scoperto che gli FRBs si muovono nello spazio bifase energia-tempo, con un livello di caos inferiore ma un grado di casualità superiore rispetto a quello dei terremoti e dei brillamenti solari. La marcata casualità delle emissioni degli FRB suggerisce una combinazione di molteplici meccanismi o luoghi di emissione. Questo studio stabilisce una nuova cornice per quantificare gli FRBs e ci avvicina finalmente a svelare l’origine di queste violente esplosioni cosmiche: chi sta lanciando i dadi cosmici?
Riferimento: “L’arrivo del tempo e l’energia degli FRBs attraversano lo spazio bifase tempo-energia come un moto browniano” di Yong-Kun Zhang, Di Li, Yi Feng, Pei Wang, Chen-Hui Niu, Shi Dai, Ju-Mei Yao e Chao-Wei Tsai, 9 febbraio 2024, Science Bulletin. DOI: 10.1016/j.scib.2024.02.010
