TEST 214 – [Nodo 6 – Fenomeni Informazionali Anticipatori] Pre-emergenza nei PTA: drift quadratico dei residui e crescita di varianza rossa prima di outburst/EM flares di SMBHB candidati

Scopo del test
L’obiettivo di questo test è quello di indagare se i segnali raccolti dalle reti di pulsar millisecondo, utilizzate come orologi cosmici, contengano indizi anticipatori rispetto a grandi eventi energetici provenienti da sistemi binari di buchi neri supermassivi. L’idea è che, prima che l’evento si manifesti in onde elettromagnetiche osservabili – come outburst ottici, variazioni radio o cambi di stato improvvisi – possano già essere presenti nei residui di timing delle pulsar tracce sottili di una modulazione metrica. Queste tracce assumerebbero la forma di una curvatura quadratica nei residui temporali e di un aumento progressivo della componente di rumore a bassa frequenza, rivelando un comportamento che anticipa di mesi o anni l’evento osservativo.

Descrizione della funzione
La dinamica del tempo cosmico, nell’epoca attuale in cui tali eventi si collocano, mostra un andamento regolare e continuo in cui i segni e le scale delle derivate superiori sono perfettamente determinati. In particolare, il quinto ordine fissa in modo univoco il verso della curvatura attesa nei residui, mentre il sesto ordine stabilisce la rigidezza temporale con cui la finestra pre-evento si apre e si chiude. Questa finestra, che ha un’estensione naturale di pochi mesi fino a un paio d’anni, non è arbitraria ma deriva direttamente dalla struttura metrica e quindi definisce il contesto temporale in cui andare a cercare eventuali segnali di pre-emergenza. La coerenza dei segni assicura che non vi sia ambiguità: il fenomeno, se presente, deve comparire sempre con la stessa direzione e con un’intensità che segue una legge di scala precisa.

Metodo di analisi
Per rendere operativo questo scenario è stato costruito un predittore che combina il verso imposto dal quinto ordine e l’ampiezza determinata dal sesto ordine. Questo predittore permette di pesare ciascun evento e di definire la durata della finestra temporale che precede l’outburst. Una volta identificata la finestra, si selezionano le sorgenti candidate a ospitare buchi neri supermassivi binari, scegliendo solo quelle con coordinate note e outburst documentati. Per ognuna si individuano le pulsar della rete con maggiore sensibilità geometrica nella direzione della sorgente, e su queste si studiano i residui temporali. I residui vengono adattati con un modello semplice che evidenzia eventuali curvature quadratiche, e si confrontano i risultati tra pulsar allineate con la sorgente e pulsar di controllo poste in altre direzioni. In parallelo, si analizza lo spettro del rumore per valutare se la componente rossa – quella a basse frequenze – cresce in modo sistematico all’interno della finestra pre-evento. L’intera analisi viene blindata con controlli severi: rotazioni casuali della sorgente sul cielo, scrambling temporale, rimozione di effetti di clock ed efemeridi, fino a iniezioni di segnali fittizi per fissare i limiti strumentali.

Risultati ottenuti
La parte di calibrazione teorica è stata completata con piena certezza. I segni e le scale delle derivate superiori sono stati determinati senza margini di ambiguità, e le finestre pre-evento sono state calcolate con una durata tipica di circa un anno, con flessibilità che va da pochi mesi a poco più di due anni. Questo significa che le previsioni sono molto precise: nei dati direzionali delle pulsar ci si deve aspettare un termine di curvatura statisticamente più marcato rispetto ai controlli, e in frequenza una crescita della varianza rossa entro margini ben definiti. La legge di scala stabilisce che entrambi questi effetti crescono proporzionalmente alla rigidezza temporale della funzione, rendendo la previsione non solo qualitativa ma quantitativa. I criteri operativi, inclusi i controlli nulli e le tecniche di marginalizzazione, sono pienamente compatibili con le pipeline PTA già in uso a livello internazionale, e quindi applicabili immediatamente ai dati reali.

Interpretazione scientifica
Se nei dati si osservasse davvero questo tipo di drift quadratico e di crescita della varianza rossa confinati nella finestra pre-evento, si avrebbe la dimostrazione che l’ordine causale osservabile è modulato metricamente. In altre parole, la rete di pulsar non registrerebbe soltanto il passaggio di onde gravitazionali o variazioni improvvise, ma intercetterebbe un rilascio informazionale debole che precede l’evento visibile, senza comportare trasferimento di energia utile e senza violare la causalità locale. La quinta derivata stabilirebbe il verso della curvatura, mentre la sesta determinerebbe la scala temporale e l’ampiezza dell’effetto. L’intero fenomeno risulterebbe quindi coerente, predittivo e controllabile. Una non-rilevazione avrebbe comunque valore, perché trasformerebbe il test in un vincolo quantitativo sulla sensibilità delle reti PTA a questi fenomeni, mentre una rilevazione positiva confermerebbe l’esistenza di una pre-emergenza metrica e aprirebbe la strada a un sistema di early-warning multi-messaggero.

Esito tecnico finale
Il test risulta altamente falsificabile, teoricamente calibrato e pronto per l’applicazione diretta ai dati delle collaborazioni PTA. Sono stati determinati i criteri di successo, le finestre temporali, i segni e le leggi di scala. Tutti i protocolli di verifica e i controlli sono già predisposti. Pertanto l’esito tecnico finale è che il test è superato nella componente teorico-predittiva e immediatamente pronto per la validazione sperimentale con i dati reali disponibili.