I fast radio burst, o FRB, sono un mistero astronomico. Si tratta di veloci burst radio provenienti da lontane stelle di neutroni, la cui causa esatta e le cui origini non sono ancora state confermate. Queste intense esplosioni di energia radio sono invisibili all’occhio umano, ma appaiono luminose ai radiotelescopi. Studi precedenti hanno notato ampie somiglianze tra la distribuzione di energia degli FRB ripetuti e quella dei terremoti e delle eruzioni solari. Ora, un nuovo studio ha esaminato il tempo e l’energia degli FRB e ha trovato differenze distinte tra gli FRB e i brillamenti solari, ma diverse somiglianze notevoli tra gli FRB e i terremoti. Ciò supporta la teoria secondo cui gli FRB sono causati da “terremoti stellari” sulla superficie delle stelle di neutroni.
Questa scoperta, opera dei ricercatori dell’Università di Tokyo e pubblicata sulla rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, potrebbe aiutarci a comprendere meglio i terremoti, il comportamento della materia ad alta densità e gli aspetti della fisica nucleare.
I fast radio burst sono esplosioni di energia estremamente potenti e luminose, visibili sulle onde radio. Scoperti per la prima volta nel 2007, questi burst possono viaggiare per miliardi di anni luce, ma in genere durano pochi millesimi di secondo. È stato stimato che, se potessimo osservare l’intero cielo, ogni giorno potrebbero verificarsi ben 10.000 FRB. Mentre le sorgenti della maggior parte dei burst rilevati finora sembrano emettere un evento unico, ci sono circa 50 sorgenti FRB che emettono burst ripetutamente. La causa degli FRB è sconosciuta, ma sono state avanzate alcune idee, tra cui quella che possano essere di origine aliena. Tuttavia, la teoria attualmente prevalente è che almeno alcuni FRB siano emessi da stelle di neutroni. Queste stelle si formano quando una stella supergigante collassa, passando da una massa otto volte superiore a quella del nostro Sole, con un nucleo superdenso di soli 20-40 chilometri. Le magnetar sono stelle di neutroni con campi magnetici estremamente forti e sono state osservate emettere FRB.
“In teoria si pensava che la superficie di una magnetar potesse subire un terremoto stellare, un rilascio di energia simile ai terremoti sulla Terra”, ha dichiarato Tomonori Totani, del Dipartimento di Astronomia della Graduate School of Science. “I recenti progressi osservativi hanno portato al rilevamento di altre migliaia di FRB, quindi abbiamo colto l’opportunità di confrontare le serie di dati statistici ora disponibili per gli FRB con i dati dei terremoti e delle eruzioni solari, per esplorare le possibili analogie. Finora l’analisi statistica degli FRB si è concentrata sulla distribuzione dei tempi di attesa tra due burst successivi“, ha continuato Totani.
Tuttavia, Totani e il coautore Yuya Tsuzuki, studente laureato nello stesso dipartimento, hanno sottolineato che il calcolo della sola distribuzione dei tempi di attesa non tiene conto delle correlazioni che potrebbero esistere tra altri burst. La squadra di ricerca ha quindi deciso di calcolare la correlazione nello spazio bidimensionale, analizzando il tempo e l’energia di emissione di quasi 7.000 burst provenienti da tre diverse sorgenti FRB ripetitrici. Hanno poi applicato lo stesso metodo per esaminare la correlazione tra tempo e energia dei terremoti, usando i dati del Giappone e dei brillamenti solari, usando le registrazioni della missione internazionale Hinode per lo studio del sole, e hanno confrontato i risultati di tutti e tre i fenomeni. Totani e Tsuzuki sono rimasti sorpresi dal fatto che, a differenza di altri studi, la loro analisi ha mostrato una sorprendente somiglianza tra gli FRB e i dati dei terremoti, ma una netta differenza tra gli FRB e le eruzioni solari.
“I risultati mostrano notevoli somiglianze tra FRB e terremoti nei seguenti modi: in primo luogo, la probabilità che si verifichi una scossa di assestamento per un singolo evento è del 10- 50%; in secondo luogo, il tasso di occorrenza delle scosse di assestamento diminuisce con il tempo, come potenza del tempo; in terzo luogo, il tasso di scosse di assestamento è sempre costante anche se l’attività FRB-terremoto, ovvero il suo tasso medio, cambia in modo significativo; e in quarto luogo, non vi è alcuna correlazione tra le energie della scossa principale e della sua scossa di assestamento“, ha spiegato Totani. “Ciò suggerisce fortemente l’esistenza di una crosta solida sulla superficie delle stelle di neutroni e che i terremoti stellari che si verificano all’improvviso su queste croste rilasciano enormi quantità di energia che noi vediamo come FRB“, ha proseguito Totani.
Il gruppo di scienziati intende continuare ad analizzare nuovi dati sugli FRB, per verificare che le somiglianze riscontrate siano universali. “Studiando i terremoti stellari su stelle ultradense lontane, che sono ambienti completamente diversi dalla Terra, potremmo acquisire nuove conoscenze sui terremoti”, ha detto Totani. “L’interno di una stella di neutroni è il luogo più denso dell’universo, paragonabile all’interno di un nucleo atomico; i terremoti nelle stelle di neutroni hanno aperto la possibilità di acquisire nuove conoscenze sulla materia ad altissima densità e sulle leggi fondamentali della fisica nucleare”, ha concluso Totani.
