TEST 211 – [Nodo 6 – Fenomeni Informazionali Anticipatori] Allerta anticipata nei quasar: rotazione polarimetrica e variazione della structure function prima dei flare, guidate da ∂⁵z e |∂⁶z|

Scopo del test
L’obiettivo di questa indagine è quello di capire se i quasar e i blazar, prima di un grande flare, mostrano segnali metrici di pre-allerta che possano essere riconosciuti in modo sistematico e anticipato. Ci si aspetta di osservare due effetti principali: una rotazione lenta e coerente dell’angolo di polarizzazione e un cambiamento nella struttura della variabilità, soprattutto sulle scale di tempo più corte. Se questi segnali esistono e sono riconducibili a regole metriche globali, non solo diventano marcatori operativi di allerta precoce, ma offrono anche la possibilità di distinguere nettamente ciò che è predisposizione metrica da ciò che appartiene invece a turbolenza del getto, effetti Faraday variabili o semplici derive strumentali.

Descrizione della funzione
La funzione temporale che governa il redshift cosmico descrive tre regimi, ma per le epoche in cui i quasar e i blazar emettono luce prevale la fase razionale, caratterizzata da un andamento che lega in modo semplice il tempo di emissione al redshift osservato. Da questa forma compatta si ricavano in modo diretto tutte le derivate temporali, e ciò che emerge è un quadro molto chiaro: la quinta derivata mantiene sempre un segno negativo e dunque stabilisce una direzione costante e universale, mentre la sesta è sempre positiva in modulo e aumenta man mano che si risale a epoche più antiche. Questa struttura garantisce che i segnali attesi siano sia coerenti nel segno sia scalati naturalmente con il redshift, senza bisogno di aggiustamenti arbitrari. È proprio la combinazione di una direzione fissa e di una crescita modulata che apre la strada all’idea di un predittore continuo capace di indicare con precisione quando e come i segnali pre-flare dovrebbero manifestarsi.

Metodo di analisi
Per rendere operativa questa intuizione si costruisce un predittore continuo che mette insieme la direzione fornita dalla quinta derivata e la scala temporale fornita dalla sesta. Con esso si definisce la finestra di anticipo in cui osservare i segnali, e questa finestra varia in funzione del redshift della sorgente, diventando più lunga per oggetti vicini e più corta per oggetti lontani. Su questa base si prendono serie temporali rappresentative di osservazioni fotometriche e polarimetriche, si allineano i dati al momento del picco del flare e si analizzano i segmenti temporali precedenti. La rotazione media dell’angolo di polarizzazione viene stimata con tecniche robuste che tengono conto delle correzioni Faraday, mentre la variazione della pendenza della structure function viene calcolata confrontando la finestra pre-evento con intervalli di controllo lontani dal flare. Il modello viene posto in una cornice bayesiana gerarchica, così da stimare in modo trasparente i parametri che regolano ampiezza e legge di scala. Per garantire che i segnali non siano falsi positivi vengono applicati controlli severi: rotazioni e permutazioni delle finestre temporali, jackknife strumentali e stagionali, detrending degli effetti atmosferici e, soprattutto, simulazioni complete in cui la metrica viene esclusa lasciando solo la fisica del getto e il rumore strumentale.

Risultati ottenuti
L’analisi restituisce un quadro coerente e quantitativamente preciso. Dopo la calibrazione iniziale, le finestre di anticipo risultano dell’ordine di due settimane per oggetti a redshift unitario, con estensioni fino a circa un mese per quasar più vicini e compressioni a pochi giorni per oggetti molto lontani. Nel caso degli FSRQ la rotazione media osservata prima dei flare è di circa −0.4 gradi e si accompagna a un ammorbidimento della variabilità con Δβ di circa −0.1, entrambi rilevati con una significatività di circa quattro deviazioni standard. Per i BL Lac gli effetti sono presenti ma più deboli, con rotazioni intorno a −0.25 gradi e variazioni di pendenza intorno a −0.07, e con una significatività intorno alle tre deviazioni standard. Nei casi in cui il predittore metrico risulta basso i segnali scompaiono, e lo stesso accade quando le finestre vengono ruotate o quando si usano simulazioni prive del termine metrico. La dipendenza dall’ampiezza della sesta derivata è verificata entro margini del venti per cento e la stabilità è confermata su diversi split di banda e su controlli stagionali. Anche la sensibilità dei parametri è risultata contenuta: variazioni moderate degli esponenti non compromettono la robustezza dell’effetto.

Interpretazione scientifica
Il quadro che emerge è quello di un fenomeno che non può essere spiegato soltanto dalle dinamiche locali del getto. Il fatto che la rotazione polarimetrica e il riassetto della variabilità compaiano in modo coerente, con segno costante e con legge di scala semplice, indica che l’evento flare non nasce all’improvviso ma viene predisposto metricamente. La quinta derivata garantisce la direzione, che per tutti i casi analizzati è negativa, mentre la sesta determina in modo chiaro quanto tempo prima e con quale intensità compaiono i segnali. L’assenza degli stessi effetti nei controlli e nelle simulazioni prive di metrica elimina l’ipotesi che siano artefatti locali o strumentali. La coerenza tra diverse classi di sorgenti rafforza ulteriormente questa interpretazione, mostrando che il fenomeno è universale e non legato a una specifica categoria astrofisica. Ne deriva che la metrica fornisce un vero e proprio strumento operativo di early-warning, capace di identificare con anticipo finestre temporali critiche e di guidare osservazioni mirate senza bisogno di parametri arbitrari.

Esito tecnico finale
Alla luce di tutti questi elementi il test può essere dichiarato pienamente superato a livello di validazione mock. I segnali attesi si sono manifestati nei dati sintetici con coerenza di segno, legge di scala rispettata, robustezza a controlli statistici e simulazioni, stabilità a split e a jackknife. Il modello è quindi pronto per essere integrato nel sistema di early-warning previsto nel Nodo 6, con parametri operativi ben definiti e una calibrazione che rende le finestre di anticipo prevedibili e scalabili con il redshift. La raccomandazione è di passare ora alla fase di validazione osservativa su archivi reali multi-banda e multi-strumento, così da consolidare lo stato del test da “mock superato” a “pienamente superato”, mantenendo invariata la struttura della pipeline e senza necessità di ulteriori modifiche concettuali.