Intercettate onde radio provenienti dallo spazio ed emesse da un faro cosmico

Non sono fari come li conosciamo, ma emettono luce come se lo fossero. Sono oggetti stellari di varia natura che emettono un fascio di luce rotante che, se opportunamente allineato, può intercettare periodicamente la Terra.

polar — Rappresentazione artistica del sistema stellare formato da una stella nana M ed una stella nana bianca che produce un effetto faro responsabile del segnale radio periodico intercettato a Terra. Credit: Daniëlle Futselaar/artsource.nl

Tra i numerosi ed affascinanti fenomeni della natura esiste il fenomeno dei transienti. Esplorando il cielo con i telescopi, succede di osservare in direzioni del tutto differenti del cielo stellato dei repentini aumenti di luminosità.

Da decenni, ma soprattutto da quando sono stati avviati programmi di osservazione sistematica dell’intera volta celeste, gli astronomi hanno cercato di capire la natura di questi improvvisi lampi di luce.

I fenomeni transienti

Questi aumenti di luminosità possono durare anche molto poco, come frazioni di secondo. Si è capito che sono numerosi e diversi i fenomeni che possono produrre i transienti.

Ma vogliamo parlare di una tipologia particolarmente interessante in quanto questi lampi di luce si ripetono in modo assolutamente regolare per un certo periodo di tempo, poi scompaiono, per ripresentarsi con la stessa regolarità a distanza di tempo, magari di anni

Vengono chiamati fenomeni transienti sporadici. Sulla rivista Nature Astronomy, è stata comunicata la scoperta di uno di questi transienti sporadici da parte di un team internazionale di ricercatori guidato da Iris de Ruited dell’Università di Sidney.

Quale è il meccanismo che produce l'effetto faro

Questi astronomi hanno osservato in una precisa direzione del cielo lampi di luce (effettivamente lampi di onde radio) della durata di circa un minuto e che si ripetono esattamente ogni 125.5 minuti. Li hanno scoperti utilizzando un radiotelescopio, quindi un telescopio sensibile alle onde radio, chiamato Low-Frequency Array (LOFAR).

Andando ad approfondire, usando altri telescopi e vari strumenti, hanno scoperto che nella direzione da cui provengono questi lampi si trova un sistema stellare evoluto formato da una coppia di stelle tra di loro legate gravitazionalmente.

Il sistema si chiama ILT J1101 + 5521 ed è costituito da una stella nana M (quindi una stella di massa più piccola di quella del Sole ed anche più fredda) e da una nana bianca.

Le stelle nane M sono tra le stelle più longeve dell’Universo poiché hanno un’evoluzione molto lenta. Le nane bianche sono la fase finale dell'evoluzione di stelle simili al Sole (il destino del Sole è di diventare una nana bianca). Sono oggetti compatti poco luminosi che via via si vanno raffreddando poiché in essi non avvengono più reazioni di fusione termonucleare.

Osservando con lo spettrografo del telescopio MMT (Multiple Mirror Telescope con specchio dal diametro da 6.5 metri) posizionato sul Monte Hopkins in Arizona, i ricercatori hanno potuto determinare la natura delle due stelle (appunto nana M e nana bianca) e misurare il loro periodo orbitale, cioè il tempo che impiegano a compiere un intera orbita l’una attorno all’altra.

Effetto faro — Rappresentazione schematica dell'effetto faro. La stella emette un fascio di luce rotante. Se questo fascio è allineato con la Terra allora è osservabile; ma se è anche poco disallineato (come mostrato dalle linee gialle) esso non intercetta la Terra e quindi anche se esiste non è visibile da Terra.

Con sorpresa hanno scoperto che il periodo orbitale coincide esattamente con l'intervallo di tempo tra i lampi periodici, cioè 125.5 minuti.

Immaginare due stelle che ruotano l’una attorno all’altra in appena due ore è difficile se pensiamo che ad esempio Mercurio impiega 88 giorni per compiere un giro attorno al Sole.

Svelato il mistero

La coincidenza tra il periodo orbitale e il periodo dei lampi radio ha spianato la strada per comprendere la natura di questo tipo di transiente. Quello che è stato scoperto è una sorta di effetto faro, ben noto tra gli astronomi.Ciò che succede è che le due stelle sono sincronizzate, cioè ruotano su se stesse con lo stesso periodo con cui orbitano l’una attorno all’altra.

L’interazione magnetica tra le due stelle genera un potente fascio di onde radio che come in un faro ruota con lo stesso periodo della stella (125.5 minuti nel nostro caso). Ad ogni giro, cioè ogni 125.5 minuti, esso proietta la sua luce in direzione della Terra. Poiché il fascio è molto stretto, il lampo di luce illumina la Terra per appena un minuto.

Tuttavia, poiché l’interazione del campo magnetico cambia nel tempo questo fenomeno terminerà per ripresentarsi nuovamente in futuro, per questo è considerato sporadico.

Di questi oggetti ne esistono numerosi nell’Universo. Tuttavia, essendo casualmente orientati, i loro fasci vengono proiettati in direzioni casuali. Solo alcuni, come ILT J1101 + 5521, sono allineati con la Terra per cui risultano visibili.

Riferimenti allo studio

Sporadic radio pulses from a white dwarf binary at the orbital period. de Ruiter, I.. et al. Nat Astron (2025). https://www.nature.com/articles/s41550-025-02491-0