stella di neutroni

Una stella di neutroni potrebbe portare a nuova classe di oggetti stellari

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La scoperta di una stella di neutroni che emette segnali radio insoliti sta riscrivendo la nostra comprensione di questi sistemi stellari unici.

Il team MeerTRAP ha fatto la scoperta osservando la regione Vela-X 1 della Via Lattea a circa 1.300 anni luce dalla Terra, utilizzando il radiotelescopio MeerKAT in Sud Africa. Hanno individuato un lampo o “impulso” dall’aspetto strano che è durato circa 300 millisecondi.

Il flash aveva alcune caratteristiche di una stella di neutroni che emette radio. Ma questo non era come niente che avessimo visto prima.

Incuriositi, hanno setacciato i dati più vecchi della regione nella speranza di trovare impulsi simili. È interessante notare che hanno identificato più impulsi di questo tipo che in precedenza erano stati persi dal sistema di rilevamento degli impulsi in tempo reale (dal momento che in genere si cercano solo impulsi della durata di circa 20-30 millisecondi).

Una rapida analisi dei tempi di arrivo degli impulsi ha mostrato che si ripetono ogni 76 secondi circa, mentre la maggior parte degli impulsi delle stelle di neutroni scorre entro pochi secondi, o addirittura millisecondi.

L’osservazione ha mostrato che il PSR J0941-4046 aveva alcune delle caratteristiche di una “pulsar” o anche di un “magnetar“. Le pulsar sono i resti estremamente densi di stelle giganti collassate che di solito emettono onde radio dai loro poli. Mentre ruotano, gli impulsi radio possono essere misurati dalla Terra, un po’ come si vede un faro lampeggiare periodicamente in lontananza.

Tuttavia, il periodo di rotazione più lungo conosciuto per una pulsar prima di questo era di 23,5 secondi, il che significa che potremmo aver trovato una classe completamente nuova di oggetti che emettono radio. I risultati sono pubblicati su Nature Astronomy.

Un’anomalia tra le stelle di neutroni?

Utilizzando tutti i dati a disposizione dai progetti MeerTRAP e ThunderKAT presso MeerKAT, sono riusciti a individuare la posizione dell’oggetto con eccellente precisione. Dopo questo hanno portato le osservazioni di follow-up più sensibili per studiare la fonte degli impulsi.

L’oggetto appena scoperto, chiamato PSR J0941-4046, è una peculiare stella di neutroni galattica che emette radio che ruota molto lentamente rispetto ad altre pulsar. Le frequenze del polso Pulsar sono incredibilmente coerenti e le osservazioni di follow-up che hanno permesso di prevedere il tempo di arrivo di ogni impulso a un 100 milionesimo di secondo.

Oltre alla frequenza del polso inaspettata, anche il PSR J0941-4046 è unico in quanto risiede nel “cimitero” della stella di neutroni. Questa è una regione dello spazio in cui non ci si aspetta di rilevare alcuna emissione radio, poiché è teorizzato che le stelle di neutroni qui siano alla fine del loro ciclo di vita e quindi non attive (o meno attive). PSR J0941-4046 sfida la nostra comprensione di come nascono ed evolvono le stelle di neutroni.

È anche affascinante in quanto sembra produrre almeno sette forme di impulso nettamente diverse, mentre la maggior parte delle stelle di neutroni non mostra tale varietà. Questa diversità nella forma dell’impulso, e anche nell’intensità dell’impulso, è probabilmente correlata al meccanismo di emissione fisica sconosciuto dell’oggetto.

Un particolare tipo di impulso mostra una struttura fortemente “quasi periodica”, il che suggerisce che un qualche tipo di oscillazione sta guidando l’emissione radio. Questi impulsi possono fornirci preziose informazioni sul funzionamento interno del PSR J0941-4046.

Questi impulsi quasi periodici hanno una certa somiglianza con enigmatici lampi radio veloci, che sono brevi lampi radio di origine sconosciuta. Tuttavia, non è ancora chiaro se il PSR J0941-4046 emetta il tipo di energie osservate nei lampi radio veloci. Se scoprono che lo fa, allora potrebbe essere che PSR J0941-4046 sia una “magnetar a periodo ultra lungo“.

Le magnetar sono stelle di neutroni con campi magnetici molto potenti, di cui solo una manciata è nota per emettere nella parte radio dello spettro. Anche se dobbiamo ancora identificare effettivamente una magnetar a periodo ultra lungo, si teorizza che siano una possibile fonte di lampi radio veloci.

Brevi incontri

Non è chiaro da quanto tempo il PSR J0941-4046 sia attivo ed emetta nello spettro radio, poiché le indagini radio in genere non effettuano ricerche per periodi così lunghi.

Non sappiamo quante di queste sorgenti potrebbero esistere nella galassia. Inoltre, possiamo rilevare solo le emissioni radio del PSR J0941-4046 per lo 0,5% del suo periodo di rotazione, quindi è visibile solo per una frazione di secondo. 

Il rilevamento di fonti simili è impegnativo, il che implica che potrebbe esserci una popolazione non rilevata più ampia in attesa di essere scoperta. La scoperta si aggiunge anche alla possibilità di una nuova classe di radiotransitori: la stella di neutroni a periodo ultra lungo. Le future ricerche di oggetti simili saranno vitali per la nostra comprensione della popolazione di stelle di neutroni.

Autore

Manisha CalebUniversità di Sydney