I telescopi dell'ESO aiutano a svelare il puzzle delle pulsar

QUELLO

immagine: questa rappresentazione artistica mostra la pulsar PSR J1023+0038 che ruba gas dalla sua stella compagna. Questo gas si accumula in un disco attorno alla pulsar, cade lentamente verso di essa e alla fine viene espulso in uno stretto getto. Inoltre, c'è un vento di particelle che si allontana dalla pulsar, rappresentato qui da una nuvola di puntini molto piccoli. Questo vento si scontra con il gas in caduta, riscaldandolo e facendo brillare il sistema ai raggi X, alla luce ultravioletta e visibile. Alla fine, le gocce di questo gas caldo vengono espulse lungo il getto e la pulsar ritorna allo stato iniziale, più debole, ripetendo il ciclo. È stato osservato che questa pulsar passa incessantemente tra questi due stati ogni pochi secondi o minuti.vedere di più

Credito: ESO/M. Kornmesser

Con una straordinaria campagna osservativa che ha coinvolto 12 telescopi sia da terra che nello spazio, tra cui tre strutture dell'Osservatorio Europeo Australe (ESO), gli astronomi hanno scoperto lo strano comportamento di una pulsar, una stella morta che ruota super velocemente. Questo oggetto misterioso è noto per alternare tra due modalità di luminosità quasi costantemente, qualcosa che fino ad ora è stato un enigma. Ma gli astronomi hanno ora scoperto che le improvvise espulsioni di materia dalla pulsar in periodi molto brevi sono responsabili di questi peculiari interruttori.

“Abbiamo assistito a straordinari eventi cosmici in cui enormi quantità di materia, simili a palle di cannone cosmiche, vengono lanciate nello spazio in un arco di tempo brevissimo di decine di secondi da un oggetto celeste piccolo e denso che ruota a velocità incredibilmente elevate”, afferma Maria Cristina Baglio , ricercatore presso la New York University Abu Dhabi, affiliato all'Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), e autore principale dell'articolo pubblicato oggi su Astronomy & Astrophysicals.

Una pulsar è una stella morta, magnetica e in rapida rotazione che emette un raggio di radiazione elettromagnetica nello spazio. Mentre ruota, questo raggio attraversa il cosmo – proprio come il raggio di un faro che scansiona l’ambiente circostante – e viene rilevato dagli astronomi mentre interseca la linea di vista verso la Terra. Ciò fa sì che la stella sembri pulsare di luminosità vista dal nostro pianeta.

PSR J1023+0038, o J1023 in breve, è un tipo speciale di pulsar dal comportamento bizzarro. Situata a circa 4500 anni luce di distanza nella costellazione del Sestante, orbita attorno a un'altra stella. Negli ultimi dieci anni, la pulsar ha attivamente estratto la materia da questa compagna, che si accumula in un disco attorno alla pulsar e cade lentamente verso di essa.

Da quando è iniziato questo processo di accumulo di materia, il raggio spazzante è praticamente scomparso e la pulsar ha iniziato a passare incessantemente tra due modalità. Nella modalità “alta”, la pulsar emette raggi X luminosi, luce ultravioletta e visibile, mentre nella modalità “bassa” è più debole a queste frequenze ed emette più onde radio. La pulsar può rimanere in ciascuna modalità per diversi secondi o minuti, quindi passare all'altra modalità in pochi secondi. Questo cambiamento ha finora lasciato perplessi gli astronomi.

"La nostra campagna di osservazione senza precedenti per comprendere il comportamento di questa pulsar ha coinvolto una dozzina di telescopi all'avanguardia terrestri e spaziali", afferma Francesco Coti Zelati, ricercatore presso l'Istituto di Scienze Spaziali di Barcellona, ​​Spagna, e co-autore principale dello studio. la carta. La campagna comprendeva il Very Large Telescope (VLT) e il New Technology Telescope (NTT) dell'ESO, che hanno rilevato la luce visibile e nel vicino infrarosso, nonché l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), di cui l'ESO è partner. Nel corso di due notti nel giugno 2021, hanno osservato che il sistema effettuava oltre 280 passaggi tra la modalità alta e quella bassa.

“Abbiamo scoperto che il cambio di modalità deriva da un’intricata interazione tra il vento della pulsar, un flusso di particelle ad alta energia che soffiano via dalla pulsar e la materia che scorre verso la pulsar”, afferma Coti Zelati, anch’egli affiliato all’INAF.

Nella modalità bassa, la materia che fluisce verso la pulsar viene espulsa in uno stretto getto perpendicolare al disco. A poco a poco, questa materia si accumula sempre più vicino alla pulsar e, mentre ciò accade, viene colpita dal vento che soffia dalla stella pulsante, provocando il riscaldamento della materia. Il sistema è ora in modalità alta, emettendo luce intensa nei raggi X, nella luce ultravioletta e visibile. Alla fine, le gocce di questa materia calda vengono rimosse dalla pulsar tramite il getto. Con meno materia calda nel disco, il sistema emette una luce meno intensa, tornando alla modalità bassa.