La pulsar fenice torna a splendere nei raggi X


La prima pulsar individuata nella galassia di Andromeda due anni fa è tutt’altro che una comune stella di neutroni. Un gruppo di astronomi, tra cui Matteo Bachetti dell’Inaf, ha scoperto che questa pulsar si trova all’inizio della fase di riciclo, cioè quel processo che porta delle stelle di neutroni lente e “spente” a riaccendersi come millisecond pulsar. Lo studio permette di capire meglio i meccanismi che portano alla formazione di questi formidabili orologi cosmici.


 

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Come una fenice cosmica, una vecchia e debole stella di neutroni in lenta rotazione sta ritornando vigorosa e brillante nella banda dei raggi X, aumentando al contempo la sua velocità di rotazione, grazie all’acquisizione di materiale che sta strappando a una piccola stella compagna. A scoprirlo è stato un team internazionale di scienziati guidati da Ivan Zolotukhin dell’Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (IRAP) di Tolosa, a cui partecipa Matteo Bachetti, ricercatore dell’Istituto nazionale di astrofisica (Inaf) di Cagliari. La stella di neutroni, denominata pulsar XB091D, si trova in un ammasso stellare all’interno della galassia di Andromeda, a circa 2,5 milioni di anni luce da noi ed è ad oggi quella con la più lenta rotazione mai osservata in un ammasso stellare globulare  extragalattico, completando un giro attorno al proprio asse in 1,2 secondi, un periodo dieci volte maggiore del precedente record.

La maggior parte delle stelle di neutroni nasce dalla fine di una stella di medie dimensioni, tra  8 e 20 volte la massa del nostro Sole, in un’esplosione di supernova. Quello che era il nucleo della stella collassa, formando un oggetto piccolissimo ed estremamente denso, che prende il nome di stella di neutroni. Le stelle di neutroni appena formate ruotano molto rapidamente, compiendo anche centinaia di rotazioni al secondo, e sono spesso visibili per alcuni milioni di anni come radio pulsar: emettono un fascio di onde radio che, con la rotazione della stella, ci investe periodicamente, come un faro cosmico. Da qui, il loro caratteristico segnale pulsato. Tuttavia, col tempo, queste stelle rallentano fino a che il meccanismo che produce i fasci radio si interrompe, e le pulsar si “spengono”.

Esiste però un processo che può “risvegliare” le pulsar non più attive e farle ritornare al passato splendore. Ciò accade quando una stella di neutroni incontra una stella comune alla quale si lega gravitazionalmente a formare un sistema binario. Molto lentamente, la ex pulsar si avvicina alla compagna e ne cattura gli strati esterni, formando un disco di materia calda intorno a sé, detto disco di accrescimento. La materia del disco, ruotando intorno alla stella di neutroni e spingendo sul suo campo magnetico, è capace di far accelerare la sua rotazione. Durante questo processo, il materiale cade preferenzialmente sui poli magnetici della stella, formando due punti estremamente caldi (detti hotspot) che emettono un forte segnale ai raggi X. Ancora una volta, questi hotspot si comportano come le lampade di un faro, e la stella di neutroni diventa una pulsar X. In qualche centinaio di migliaia di anni – un semplice lampo nella storia dell’Universo – la vecchia e lenta pulsar può venire accelerata da questo processo fino a quasi mille rotazioni al secondo. È così che si formano quegli incredibili orologi cosmici noti come millisecond pulsar.

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«Il fenomeno osservato è raro: solo una ventina di pulsar in fase di riciclo sono note, tutte con periodi già molto elevati» dice Bachetti, coautore dell’articolo che descrive la scoperta, pubblicato sulla rivista The Astrophysical Journal. «La natura dell’ammasso globulare B091D, che ospita XB091D, ha probabilmente un ruolo. Si tratta di un ammasso vecchio 12 miliardi di anni e particolarmente denso, e ciò ha reso più probabile l’incontro della pulsar con la stella compagna».

Secondo i ricercatori, la pulsar a raggi X XB091D è stata scoperta proprio nelle prime fasi del suo “ringiovanimento”.

Basandosi su un totale di 38 osservazioni col satellite XMM-Newton dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA), gli astronomi hanno studiato a fondo il sistema di XB091D. Secondo le loro stime, la pulsar si è riaccesa da meno di un milione di anni, la compagna è una stella un po’ più piccola del nostro Sole, e le due stelle compiono un’orbita in circa 30 ore e mezza. Continuando con la stessa “dieta”, nel giro di cinquantamila anni, la pulsar accelererà fino a qualche centinaio di rotazioni al secondo, diventando una millisecond pulsar.


Leggi su The Astrophysical Journal l’articolo The Slowest Spinning X-Ray Pulsar In An Extragalactic Globular Cluster .

Fonte

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