Il James Webb Space Telescope (JWST), con la sua tecnologia all’avanguardia, ha aperto una finestra senza precedenti sull’Universo Primordiale. Le sue osservazioni, in particolare quelle del programma JADES, hanno rivelato un fenomeno sconcertante: una rotazione coordinata nelle galassie primordiali.

Questa scoperta, che sfida le nostre attuali comprensioni della cosmologia, potrebbe riscrivere la storia del Cosmo.

L’Universo Primordiale: un buco nero rotante?

In un Universo casuale, ci aspetteremmo che le galassie ruotino in direzioni opposte con uguale frequenza. Tuttavia, il JWST ha rivelato una distribuzione asimmetrica: circa due terzi delle galassie osservate ruotano in senso orario, mentre il restante terzo ruota in senso antiorario. Questa discrepanza suggerisce che esiste una direzione preferita per la rotazione galattica, un fenomeno che richiede una spiegazione.

Una delle ipotesi più audaci per spiegare questa rotazione coordinata è che l’Universo stesso possa essere nato con una rotazione intrinseca. Questa idea si allinea con la cosmologia dei buchi neri, che postula che l’intero Universo potrebbe essere contenuto all’interno di un buco nero rotante. Se confermata, questa teoria avrebbe implicazioni rivoluzionarie, suggerendo che le nostre attuali comprensioni della fisica e della cosmologia sono incomplete.

Gli scienziati tuttavia sono cauti e riconoscono che potrebbero esistere altre spiegazioni per questa rotazione coordinata. Potrebbero esserci forze o fenomeni sconosciuti che influenzano la rotazione delle galassie, o forse le nostre attuali teorie sulla formazione delle galassie devono essere riviste. La materia oscura, ad esempio, potrebbe giocare un ruolo cruciale, influenzando la rotazione delle galassie attraverso la sua interazione gravitazionale.

Il JWST continua a raccogliere dati preziosi, e gli astronomi sono impegnati in analisi dettagliate per confermare queste osservazioni e esplorare le possibili cause di questa rotazione coordinata. Ulteriori studi potrebbero rivelare se questa asimmetria è un fenomeno locale o se si estende a tutto l’universo osservabile. La risposta a questa domanda potrebbe fornire indizi cruciali sulla natura del Big Bang e sulle condizioni iniziali dell’Universo.

La materia oscura e l’energia oscura, che costituiscono la maggior parte dell’Universo, potrebbero avere un ruolo fondamentale nella rotazione delle galassie. La materia oscura, con la sua interazione gravitazionale, potrebbe influenzare la formazione e la rotazione delle galassie. L’energia oscura, con la sua repulsione gravitazionale, potrebbe influenzare l’espansione dell’universo e, di conseguenza, la rotazione delle galassie.

L’orizzonte degli eventi: confine tra universi?

Il cuore di questa teoria risiede nel concetto di orizzonte degli eventi, il confine da cui nulla, nemmeno la luce, può sfuggire a un buco nero. Secondo la cosmologia dei buchi neri, questo orizzonte non è solo il limite di un buco nero, ma anche l’orizzonte del nostro universo visibile. Ciò implica che ogni buco nero potrebbe essere la porta d’accesso a un “universo neonato“, un regno inaccessibile all’osservazione diretta a causa della natura unidirezionale dell’orizzonte degli eventi.

Nikodem Poplawski dell’Università di New Haven ha sviluppato un modello che sfida l’idea della singolarità, il punto di densità infinita al centro di un buco nero. Secondo Poplawski, il collasso di una stella massiccia in un buco nero non porta a una singolarità, ma a un “rimbalzo cosmico“. Questo rimbalzo è causato dalla torsione, rotazione e spin della materia, che impediscono una compressione infinita.

Poplawski ha spiegato che, durante il collasso, l’accoppiamento tra torsione e rotazione della materia diventa estremamente forte, impedendo alla materia di comprimersi indefinitamente. Invece, la materia raggiunge uno stato di densità finita, estremamente elevata, e subisce un rimbalzo, espandendosi rapidamente. Questo rimbalzo potrebbe essere l’origine del nostro Cosmo, l’evento che chiamiamo Big Bang. La rapida espansione successiva al rimbalzo potrebbe aver generato un periodo di inflazione cosmica, spiegando perché l’universo osservabile appare piatto, omogeneo e isotropo su larga scala.

Ogni buco nero crea al suo interno un nuovo universo neonato, collegato all’universo madre tramite un wormhole, o ponte di Einstein-Rosen. In questo scenario, l’Universo genitore apparirebbe come un buco bianco nell’universo neonato, una regione da cui è impossibile entrare dall’esterno. La freccia del tempo nell’Universo neonato sarebbe ereditata, tramite torsione, dall’universo genitore.

Le recenti scoperte del JWST, che indicano una rotazione preferenziale delle galassie, potrebbero fornire un supporto a questa teoria. Poplawski suggerisce che un asse di rotazione preferito potrebbe essere ereditato dall’asse di rotazione del buco nero genitore, influenzando la dinamica di rotazione delle galassie. Poiché i buchi neri si formano dalla rotazione di stelle e galassie, è naturale che anche i buchi neri ruotino.

Esistono anche altre spiegazioni per la rotazione preferenziale delle galassie. Una di queste è che la rotazione della Via Lattea stessa potrebbe aver influenzato le osservazioni del JWST. Se questo fosse il caso, sarebbe necessario ricalibrare le misurazioni della distanza per il Deep Space, il che potrebbe anche risolvere altre questioni irrisolte in cosmologia, come le differenze nei tassi di espansione e le galassie che sembrano essere più vecchie del Cosmo stesso.

Un nuovo paradigma cosmologico

La cosmologia dei buchi neri offre un paradigma alternativo affascinante e stimolante. Le scoperte del JWST potrebbero fornire nuovi indizi per confermare o confutare questa teoria, aprendo nuove frontiere nella nostra comprensione del Cosmo. Mentre la ricerca continua, la possibilità che il nostro Universo sia l’interno di un buco nero rimane una delle idee più intriganti e dibattute nella cosmologia moderna.

La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Dopo mesi di enigmi e speculazioni, gli astronomi hanno finalmente decifrato l’origine di un misterioso segnale radio ripetuto, una scoperta che rivoluziona la nostra comprensione delle sorgenti radio di lungo periodo.

Il segnale, rilevato per la prima volta nel 2024, è stato ricondotto a un sistema binario unico, denominato ILTJ1101, composto da una nana bianca e una nana rossa, situato nella costellazione dell’Orsa Maggiore.

L’enigma del segnale radio ripetuto

Il segnale radio, caratterizzato da una periodicità di due ore, aveva destato grande curiosità nella comunità scientifica. La sua natura ripetitiva e la sua origine sconosciuta avevano alimentato numerose ipotesi, spaziando dalle stelle di neutroni ai lampi radio veloci (FRB). Tuttavia, nessuna di queste ipotesi era stata in grado di fornire una spiegazione esaustiva del fenomeno.

La svolta decisiva è arrivata grazie a un’analisi accurata dei dati raccolti dai radiotelescopi, che ha permesso di tracciare il segnale fino al sistema binario ILTJ1101. Questo sistema, situato a una distanza di diverse migliaia di anni luce dalla Terra, è composto da una nana bianca, una stella morta di dimensioni ridotte ma estremamente densa, e da una nana rossa, una stella di piccola massa e bassa temperatura.

Secondo la nuova ricerca, la causa del segnale radio ripetuto è da attribuire all’interazione tra i campi magnetici della nana bianca e della nana rossa. La stretta orbita delle due stelle provoca la collisione dei loro campi magnetici, generando un’emissione radio periodica che viene rilevata dai radiotelescopi sulla Terra.

La scoperta del sistema binario ILTJ1101 ha implicazioni significative per la nostra comprensione delle sorgenti radio di lungo periodo. In precedenza, si riteneva che solo le stelle di neutroni, in particolare le magnetar, potessero produrre questo tipo di emissione. La scoperta ha dimostrato che anche le nane bianche, in determinate condizioni, possono generare segnali radio ripetuti.

Charles Kilpatrick, astrofisico della Northwestern University e membro del team di ricerca, ha sottolineato l’importanza della scoperta, affermando: “Ci sono diverse stelle di neutroni altamente magnetizzate, o magnetar, che sono note per esibire impulsi radio con un periodo di pochi secondi. Alcuni astrofisici hanno anche sostenuto che le sorgenti potrebbero emettere impulsi a intervalli di tempo regolari perché ruotano, quindi vediamo il segnale radio solo quando la sorgente ruota verso di noi. Ora, sappiamo che almeno alcuni transienti radio di lungo periodo provengono da binarie. Ci auguriamo che questo motivi i radioastronomi a localizzare nuove classi di sorgenti che potrebbero derivare da binarie di stelle di neutroni o magnetar”.

La scoperta del sistema binario ILTJ1101 rappresenta un importante passo avanti nella ricerca sulle sorgenti radio di lungo periodo. Essa apre nuove prospettive per l’identificazione di altre sorgenti simili e per la comprensione dei meccanismi fisici che generano questo tipo di emissione.

Le future ricerche si concentreranno sull’osservazione di altri sistemi binari contenenti nane bianche e nane rosse, al fine di verificare se anche questi sistemi emettono un segnale radio ripetuto. L’obiettivo è quello di creare un catalogo completo delle sorgenti radio di lungo periodo e di comprendere appieno la loro natura e la loro origine. Inoltre, si cercherà di sviluppare modelli teorici più accurati per descrivere l’interazione dei campi magnetici nei sistemi binari e la generazione di emissioni radio.

La scoperta iniziale e le caratteristiche degli impulsi

La storia inizia nel 2024, quando de Ruiter, analizzando dati d’archivio raccolti dal Low Frequency Array (LOFAR), il più grande radiotelescopio operante alle frequenze più basse rilevabili dalla Terra, si è imbattuta in un segnale insolito. Questo segnale radio, presente nei dati dal 2015, si è rivelato essere un impulso ripetuto, con una durata che varia da pochi secondi a qualche minuto e una frequenza di ripetizione di circa due ore.

Questi impulsi presentano somiglianze con le “raffiche radio veloci” (FRB), ma differiscono per la loro durata più lunga e l’energia inferiore: “Gli impulsi radio sono molto simili agli FRB, ma hanno ciascuno lunghezze diverse“, ha affermato Kilpatrick: “Gli impulsi hanno energie molto più basse degli FRB e di solito durano diversi secondi, al contrario degli FRB, che durano millisecondi: “C’è ancora una questione importante da chiarire: esista un continuum di oggetti tra i transienti radio di lungo periodo e gli FRB, oppure si tratti di popolazioni distinte“.

Per svelare l’origine di questi segnali, il team ha condotto osservazioni di follow-up con l’Osservatorio Multiple Mirror Telescope (MMT) in Arizona e l’Osservatorio McDonald in Texas. Queste osservazioni hanno rivelato che la fonte del segnale radio è un sistema binario situato a circa 1.600 anni luce dalla Terra. Il sistema è composto da due stelle: una nana rossa e una nana bianca, che orbitano l’una attorno all’altra ogni 125,5 minuti.

Le osservazioni dettagliate con l’MMT hanno permesso di tracciare il movimento del sistema e di analizzare la luce della nana rossa. L’analisi spettroscopica ha rivelato che la nana rossa oscilla avanti e indietro con un periodo di due ore, corrispondente al periodo degli impulsi radio. Questa oscillazione è causata dall’attrazione gravitazionale della nana bianca, un residuo stellare denso e debole.

“In quasi tutti gli scenari, la sua massa e il fatto che sia troppo debole per essere vista significa che deve essere una nana bianca“, ha spiegato Kilpatrick: “Questo conferma l’ipotesi principale per l’origine binaria della nana bianca ed è la prima prova diretta che abbiamo per i sistemi progenitori del segnale radio di lungo periodo“.

Gli astronomi ora intendono studiare le emissioni ultraviolette ad alta energia del sistema per determinare la temperatura della nana bianca e ottenere ulteriori informazioni sulla dinamica del sistema binario. Questa ricerca potrebbe fornire nuove intuizioni sulla natura delle nane bianche e sui meccanismi che generano impulsi radio.

Un lavoro di squadra fondamentale

La scoperta di questo sistema binario è il risultato di una collaborazione tra esperti di diverse discipline astronomiche: “È stato particolarmente bello aggiungere nuovi pezzi al puzzle“, ha detto il team leader de Ruiter: “Abbiamo lavorato con esperti di tutti i tipi di discipline astronomiche. “Con tecniche e osservazioni diverse, ci siamo avvicinati un po’ di più alla soluzione passo dopo passo“. L’utilizzo di diversi telescopi e tecniche osservative è stato fondamentale per svelare la natura di questo misterioso segnale radio.

Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Nature Astronomy.

Il recente calo temporaneo di luminosità di Betelgeuse probabilmente non è un preludio all’esplosione in una supernova di una delle stelle più luminose del nostro cielo.

La stella rossa supergigante nella spalla destra della costellazione di Orione potrebbe esplodere in qualsiasi momento (beh, tecnicamente potrebbe essere già esplosa, e noi lo sapremmo solo 640 anni dopo l’evento, poiché Betelgeuse è lontana circa 640 anni luce) ma secondo gli astronomi il cambiamento probabilmente non è stato un sintomo di un’imminente esplosione stellare.

Questa è una buona notizia per tutti i pianeti nell’orbita della stella (gli astronomi non hanno ancora rilevato alcun esopianeta attorno a Betelgeuse, ma ciò non significa che non ce ne siano; statisticamente, è più probabile che ve ne siano – e in qual caso hanno i giorni sono contati) ma è una notizia deludente per gli astronomi che non hanno potuto vedere la morte di una stella ad occhio nudo ormai dal 1987 e potrebbero non avere un’altra possibilità per secoli.

È passato un po’ di tempo

Nel 1987, una supernova chiamata SN 1987A, segnò la morte di una stella gigante blu nella Grande nube di Magellano, una delle galassie nane che orbita attorno alla Via Lattea.  La luce dell’esplosione risultante raggiunse l’emisfero sud della Terra – preceduta poche ore prima da una serie di esplosioni di neutrini – 168.000 anni dopo che la stella rimase senza carburante e collassò su se stessa.

SN 1987A ha dato agli astronomi una rara opportunità di studiare in dettaglio la morte di una stella massiccia (e in effetti stanno ancora studiando i resti della supernova e il progresso della sua onda ad arco attraverso lo spazio interstellare della Grande nuvola di Magellano). È anche la prima volta che gli astronomi sono stati in grado di utilizzare metodi e strumenti moderni per abbinare una supernova alla sua fonte in tempo reale, invece di cercare di abbinare i resti noti delle supernovae alle date e alle descrizioni nei conti storici.

Prima del 1987, gli osservatori qui sulla Terra non avevano visto l’esplosione di una stella lontana dipinta nel cielo dal 1604. Attraverso l’emisfero settentrionale, dall’Europa alla Cina, la supernova apparve anche nel cielo diurno per tre settimane. La storia europea e nordamericana chiama la supernova del 1604 come la supernova di Keplero, poiché l’astronomo Johannes Keplero la descrisse nel suo libro De stella nova, sebbene non sia stato il primo ad osservarla.

La Supernova di Keplero fu la seconda a breve distanza da un’altra. Nel 1572, un’altra supernova illuminò il cielo nell’emisfero settentrionale. Questa di solito è chiamata la supernova di Tycho, in onore dell’astronomo Tycho Brahe.

Per secoli, supernovae, comete e altri eventi celesti erano stati visti come presagi che indicavano la morte dei re o il rovesciamento dell’ordine esistente e le supernovae del 1572 e del 1604 contribuirono effettivamente a sfidare l’ordine esistente: durante il Rinascimento, la dottrina cristiana e il consenso scientifico sostenevano che i cieli erano stabili, perfetti e immutabili, quindi ovviamente la nuova luce improvvisa nel cielo doveva essere qualcosa nell’atmosfera terrestre. Ma Tycho Brahe, Galileo Galilei e altri notarono che le nuove stelle luminose non sembravano muoversi in relazione a nient’altro nel cielo.

Le supernovae non sono un evento insolito nell’universo. Una stella muore di una morte infuocata, in una delle galassie che possiamo vedere, ogni pochi giorni, ma sono necessari potenti telescopi specializzati per osservarle. Se vuoi vedere una supernova con i tuoi occhi senza aiuto, devi aspettare che una stella esploda qui nella Via Lattea (o in una delle nostre galassie satelliti, come la Grande nuvola di Magellano) – una stella come Betelgeuse, per esempio.

Ma ci sono altre opzioni (e sono tutte abbastanza lontane da non costituire una minaccia per noi)! Eta Carinae, una supergigante blu a 8.000 anni luce di distanza, è pericolosamente vicina alla fine della sua vita, e la sua mortale esplosione illuminerà i cieli notturni qui sulla Terra per settimane. Tra qualche milione di anni, Spica, la stella più luminosa della costellazione della Vergine, regalerà uno spettacolo impressionante quando anche il suo combustibile stellare si esaurirà.

In realtà, una o due supernovae al secolo inviano onde d’urto che si increspano verso l’esterno attraverso la Via Lattea, ma non possiamo vederle quasi tutte. Dal nostro punto di vista su uno dei bracci a spirale della Via Lattea, ci sono molto gas e molta polvere che bloccano la nostra visione delle cose più vicine al nucleo galattico.

Ciò significa che ci perdiamo in spettacoli come GL1.9 + 0.3, i resti di una stella nana bianca che è esplosa vicino al centro della nostra galassia non più di 200 anni fa.

Insomma, bisogna armarsi di pazienza ed aspettare.