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Scoperto pulsar a raggi X

Nei dati di archivio del telescopio orbitale XMM-Newton, dedicato all'osservazione della Nebulosa di Andromeda nella regione dei raggi X, è stato trovato un segnale con periodo di 1,2 secondi, proveniente dal primo pulsar che sia mai stato osservato al di là dei limiti della nostra galassia e dei suoi "satelliti", come le Nubi di Magellano. La sorgente all'origine del segnale è un sistema binario, formato da una stella normale e da una stella di neutroni, che "assorbe" materia dalla sua compagna. Il periodo di rotazione di questo sistema binario, attorno al comune centro di massa, è di 1,27 giorni. Commenta Lanfranco Belloni.

La scoperta dei pulsar a raggi X risale al 1971 e al primo osservatorio orbitale nei raggi X, detto UHURU, legato alle imprese di Riccardo Giacconi (premio Nobel nel 2002). Fino ad allora, cioè fino ai primi anni settanta, erano conosciuti solo dei radio-pulsar. Il brevissimo periodo di pulsazione della pulsar a raggi X osservata è una chiara indicazione che si può trattare solo di una stella rotante di neutroni. Viene esclusa l'ipotesi che si tratti di una nana-bianca, dato che queste non sono abbastanza compatte da poter ruotare a velocità angolari elevate.

Le masse delle stelle di neutroni sono paragonabili a quella del Sole, mentre hanno raggi dell'ordine di 20-40 chilometri. Sono quindi corpi super-compatti, e sono ciò che resta della combustione di stelle, dotate di grande massa, esplose come supernove. Nella loro fase iniziale, le stelle di neutroni sono dotate di campi magnetici straordinariamente intensi, dell'ordine di 1012-1013 Gauss (il campo magnetico terrestre è dell'ordine di 1 Gauss). Inoltre ruotano molto velocemente, in seguito alla contrazione che subiscono, come conseguenza della conservazione del momento della quantità di moto. Come succede a una pattinatrice che avvicini le braccia al corpo. A causa dell'intensissimo campo magnetico e della eccezionale velocità di rotazione, dalla superficie di una stella di neutroni si distaccano particelle cariche, che vanno a formare un plasma, che si allontana dalla pulsar lungo le linee di forza magnetiche. Questo fenomeno è all’origine dell’emissione di onde radio. Con il tempo, la pulsar perde energia di rotazione, e il suo campo magnetico si indebolisce. Di conseguenza della materia può raggiungere la superficie della pulsar nella regione dei poli, ove si riscalda fino a raggiungere decine di milioni di gradi. A quelle temperature il plasma incomincia a emettere nella regione dei raggi X, dando così origine al fenomeno delle pulsar a raggi X. Queste possono essere solitarie o in fase di accrezione, o accrescimento. In quest'ultimo caso sorgono dei sistemi binari, formati dalla stella di neutroni e dalla sua compagna. L'attrazione gravitazionale della stella di neutroni è superiore a quella della compagna per cui si genera un flusso di materia verso la pulsar. Proprio questo materiale risucchiato dalla stella di neutroni si riscalda nel processo e incomincia a emettere radiazione nella regione dei raggi X.

La scoperta in questione è dovuta a una collaborazione di astrofisici di diversi centri, fra i quali l'Istituto di Fisica Spaziale dell'INAF di Milano. E riguarda proprio "una stella di neutroni che accresce materia da una compagna con una massa all'incirca doppia di quella del Sole", precisa Paolo Esposito, primo firmatario del lavoro. Che si sofferma anche sulla singolari modalità della scoperta di tipo "archivistico". Il segnale proveniente dalla sorgente, detta 3X J0043, era già infatti presente in una serie di altre 30 osservazioni, effettuate a partire dal 2000. Stava quindi in archivio "da decenni", sottolinea Esposito, custodito fra i dati di XMM-Newton. E disperso fra i dati che si erano accumulati per altri scopi, o scopi che all'epoca erano prioritari. Il segnale interessante è stato scovato con un algoritmo di rivelazione dedicato (non segreto), combinando quindi la potenza della strumentazione di EPIC (European Photo Imaging Camera) a quella del calcolo per individuare un potenziale "cliente" della ricerca sulle sorgenti di raggi X.

Come di consueto, gli specialisti stanno ancora discutendo dell'esatta natura dell'oggetto cosmico in grado di mandare segnali del genere. Oggetto che per ora risulta essere unico, ma presto altri consimili emergeranno dagli archivi di EPIC.

Per approfondimenti:
L'articolo pubblicato su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

11 aprile 2016
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