17 Dic 2019 Una Pulsar sotto osservazione
Utilizzando dati in banda X del Neutron star Interior Composition Explorer (NICER) della NASA, due team di astronomi hanno ottenuto misurazioni precise della massa e della dimensione di una pulsar situata a 1.100 anni luce di distanza, nonché una mappatura dei punti caldi sulla sua superficie. L’oggetto, che ruota su se stesso ben 205 volte al secondo, ha una massa 1,4 volte quella del Sole racchiusa in una sfera iper-densa del diametro di circa 25 chilometri.
La pulsar oggetto dello studio, chiamata J0030+0451 (J0030 in breve), si trova in una regione isolata dello spazio nella Costellazione dei Pesci. Misurando la “taglia” della pulsar, gli scienziati hanno scoperto che la forma e la posizione di punti caldi a milioni di gradi (hot spots) sulla sua superficie si presentano più insoliti del previsto.
“Dalla sua posizione privilegiata a bordo della Stazione Spaziale, NICER sta rivoluzionando la nostra comprensione delle pulsar”, afferma Paul Hertz della NASA. “Le pulsar sono state scoperte oltre una cinquantina di anni fa come fari cosmici derivanti da stelle collassate in densi nuclei, esibendo un comportamento diverso da tutto ciò che possiamo osservare dalla Terra. Con NICER possiamo sondare la natura di questi densi resti in modi che finora erano impossibili”. I risultati delle osservazioni appaiono in una serie di studi di The Astrophysical Journal Letters.
Quando una stella massiccia muore, collassa sotto il suo stesso peso ed esplode come supernova, lasciandosi dietro talvolta un denso nucleo chiamato stella di neutroni. Le pulsar, una classe di stelle di neutroni, ruotano fino a centinaia di volte al secondo e ad ogni rotazione lanciano fasci energetici verso di noi con estrema regolarità. J0030 rivolve ben 205 volte al secondo. Per decenni gli scienziati hanno provato a descrivere esattamente il comportamento delle pulsar. Secondo il modello semplificato, una pulsar possiede un campo magnetico così forte da strappare via particelle dalla sua superficie e accelerarle. Alcune particelle seguono le linee di campo magnetico e raggiungono il lato opposto, riscaldando la superficie e creando “punti caldi” (hot spot) ai poli magnetici. La pulsar intera brilla debolmente in banda X, ma gli hot spot risultano più brillanti. Man mano che l’oggetto ruota, questi punti caldi appaiono e scompaiono dalla vista come fasci luminosi di un faro, producendo variazioni estremamente regolari nella luminosità in banda X dell’oggetto. Ma i nuovi studi relativi a J0030 mostrano che le pulsar si comportano in modo più complesso.
Utilizzando osservazioni di NICER, due team di scienziati hanno mappato gli hot spot di J0030, utilizzando metodi indipendenti e hanno ottenuto risultati analoghi. Un gruppo guidato da Thomas Riley e Anna Watts dell’University of Amsterdam ha scoperto che la pulsar ha una massa circa 1,3 volte quella del Sole e che la sua dimensione è di circa 25 chilometri. Secondo Cole Miller dell’University of Maryland, che ha guidato il secondo studio, la massa della pulsar è 1,4 volte quella solare e la sua dimensione è di 26 chilometri. I dati estremamente precisi di NICER hanno permesso agli scienziati di ricavare la più precisa misurazione ad oggi delle dimensioni di una pulsar, con una incertezza inferiore al 10 percento.
Simulazione della configurazione di un possibile campo magnetico per un pulsar con punti caldi nel solo emisfero meridionale Credits: NASA’s Goddard Space Flight Center
I ricercatori hanno inoltre identificato almeno due hot spot, tutti nell’emisfero meridionale della pulsar. Riley e i suoi collaboratori hanno effettuato simulazioni tramite supercomputer per ricreare i segnali in banda X della pulsar, identificando così due punti caldi, uno piccolo, circolare e l’altro lungo, a forma di mezzaluna. Il team di Miller ha realizzato simulazioni analoghe, scoprendo due possibili configurazioni per gli hot spot: una che prevede due ovali e la seconda che aggiunge un terzo spot più freddo. Questi studi sono i primi a mappare accuratamente gli hot spot sulla superficie di una pulsar e i risultati suggeriscono che i campi magnetici di una pulsar siano più complessi rispetto a quelli previsti dal tradizionale modello a due poli. Grazie a informazioni più precise su masse e dimensioni delle pulsar, gli scienziati saranno finalmente in grado di svelare lo stato della materia nel nuclei delle stelle di neutroni, una materia soggetta a tremende pressioni e densità, non replicabili sulla Terra.
Nell’immagine rappresentazione artistica di una pulsar
Credit: NASA
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