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La pulsar più lenta mai osservata: è un enigma

Il tempo di 54 minuti per completare una rotazione sul proprio asse potrebbe sembrare alquanto veloce se consideriamo che il nostro pianeta impiega 24 ore; ma per una stella di neutroni significa muoversi al rallentatore.

Fra le stelle giunte a questo stadio della propria evoluzione alcune ruotano su sé stesse 700 volte al secondo, ma persino la pulsar (un particolare tipo di stella di neutroni attive nelle bande radio, se ne conosco quasi tremila) più lenta mai rilevata completa una rotazione ogni singolo secondo.

ASKAP J1935+2148, questa la sua denominazione, situata a 15.820 anni luce da noi è quindi una pulsar davvero tranquilla, fin troppo in relazione alle teorie attualmente accettate riguardo i fenomeni fisici dietro il comportamento di questi corpi celesti ultradensi.

L’oggetto era stato osservato la prima volta col radiotelescopio ASKAP dell’Osservatorio Murchison, in Australia

“Nello studio delle stelle di neutroni che emettono in radiofrequenza siamo abituati agli estremi, ma la scoperta di una stella compatta che ruota così lentamente ed emette ancora onde radio è inattesa. Dimostra che l’ampliamento dei confini del nostro spazio di ricerca permesso dalla nuova generazione di radiotelescopi porterà a sorprese che metteranno alla prova la nostra comprensione.” afferma Ben Stappers, membro del team di ricerca.

Una stella di neutroni nasce dal collasso di una stella non più in grado di produrre energia sufficiente a equilibrare la sua stessa attrazione gravitazionale, un evento supernova, e ha una massa compresa fra 1,3 e 3 volte quella del Sole (se più bassa diventerebbe una nana bianca, se più alta un buco nero stellare) ma in uno spazio assai più ridotto, di solito non superiore ai 30 chilometri. Per una paragone, il Sole stesso ha un raggio medio di circa 695.000 chilometri, quindi una stella di neutroni è immensamente più densa del Sole.

Una pressione tanto elevata da costringere gli elettroni a frantumarsi in protoni, originando una massa di neutroni talmente densa che un cucchiaio di questo materiale peserebbe più di una montagna.
Ma la compressione della materia ha anche l’effetto di far aumentare la velocità di rotazione per effetto della conservazione del momento angolare, come quando durante una gara di pattinaggio l’atleta stringe le braccia al proprio corpo.

Essendo estremamente più piccole del Sole ma con la stessa massa, la velocità di rotazione è quindi incredibilmente superiore. Dotate di potenti campi magnetici, dai loro poli vengono emesse onde radio che in virtù della rotazione fanno sembrare queste stelle una sorta di faro cosmico.

Se ASKAP J1935+2148 fosse in realtà una nana bianca si risolverebbe un problema ma se ne creerebbe un altro

Man mano che invecchiano tuttavia la rotazione delle stelle di neutroni rallenta, fino al punto da non poter più generare emissioni di onde radio di tale potenza.
ASKAP J1935+2148 sta quindi invecchiando ma in qualche modo emette ancora onde radio nonostante la rotazione ormai lenta.

“È alquanto insolito scoprire una candidata stella di neutroni che emette pulsazioni radio in questo modo. Il fatto che il segnale si ripeta a un ritmo così lento è straordinario. Ciò che è interessante è il modo in cui questo oggetto mostra tre distinti stati di emissione, ciascuno con proprietà completamente diverse dagli altri.” spiega Manisha Caleb dell’Istituto di Astronomia dell’Università di Sydney, leader del team di ricercatori.

È stato possibile rilevare queste differenze nelle emissioni grazie alle 64 antenne del radiotelescopio MeerKAT ubicato in Sud Africa. “Se i segnali non provenissero dallo stesso punto nel cielo, non avremmo creduto che fosse lo stesso oggetto a produrre questi segnali diversi” continua Caleb.

Il quadro è talmente anomalo che è ancora possibile ASKAP J1935+2148 possa piuttosto rivelarsi una nana bianca, ma per produrre un segnale del tipo osservato con i radiotelescopi ASKAP e MeerKAT si dovrebbe trattare di una nana bianca dotata un campo magnetico straordinariamente forte.

Si tratta però di oggetti mai osservati in quella regione della galassia, questa spiegazione alternativa semplicemente non sembra adattarsi alla tipologia di emissioni di ASKAP J1935+2148, come invece una stella di neutroni a rotazione lenta con campi magnetici estremi.

Servono quindi approfondimenti nella ricerca per determinare la vera natura di questo oggetto: che si tratti di una nana bianca o di una stella di neutroni, sembra voler infrangere le regole conosciute riguardo il proprio comportamento. Qualunque sia l’esito, i risultati metteranno alla prova la nostra comprensione degli ultimi stadi dell’evoluzione stellare.

“Potrebbe anche spingerci a riconsiderare la nostra comprensione, vecchia di decenni, delle stelle di neutroni e delle nane bianche, di come emettono onde radio e di come siano le loro popolazioni nella nostra galassia, la Via Lattea ” conclude Caleb.

La ricerca “An emission-state-switching radio transient with a 54-minute period” è stata pubblicata sulla rivista Nature Astronomy (giugno 2024)
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