PASSA DA EMISSIONI RADIO A RAGGI X

La pulsar camaleonte

Utilizzando i dati di XMM Newton in combinazione con radiotelescopi terrestri, un gruppo di ricercatori olandesi ha scoperto una pulsar che cambia "personalità" in pochi secondi, passando da uno stato dominato da impulsi di raggi X a un altro caratterizzato da regolare emissione radio. La scoperta su Science.

Rappresentazione artistica di una pulsar

Rappresentazione artistica di una pulsar

Proprio come un camaleonte, la pulsar PSR B0943+10 può cambiare completamente aspetto (e in un certo senso personalità) nel giro di pochi secondi. Peccato che si tratti di un oggetto di massa pari a 10 volte quella terrestre, e questo trasformismo in un corpo celeste così grande è più sorprendente, tanto da mettere alla prova le attuali teorie sulle pulsar, e sulle magnetosfere dei corpi celesti in generale (perché è proprio lì, nella magnetosfera, che avvengono i rapidi cambiamenti in questione).

La ricerca è stata guidata da Wim Hermsen dell’Istituto olandese per la ricerca spaziale e l’Università di Amsterdam e appare sulla rivista Science. Gli scienziati hanno studiato una particolare pulsar chiamata PSR B0943+10, una delle prime ad essere scoperte. E’ caratterizzata da impulsi radio che cambiano nella forma e luminosità ogni poche ore, con alcuni cambiamenti che avvengono anche nel giro di circa un secondo.

Quello che gli astronomi  hanno scoperto è che l’emissione in raggi X cambia sì comportamento assieme alle emissioni radio, come ci si aspettava. Ma nel momento in cui il segnale radio diviene più forte, i raggi X diventano deboli, e al contrario quando le emissioni radio si indeboliscono i raggi X si intensificano.

I ricercatori del Jodrell Bank Observatory in UK, assieme a quelli di altri istituti sparsi per il mondo, hanno utilizzato le osservazioni simultanee fatte con il satellite a raggi X XMM-Newton e con due radiotelescopi, il Low Frequency Array (LOFAR) nei Paesi Bassi, e il Giant Meter Radio Telescope (GMRT) in India, per rivelare questo comportamento finora unico nel suo genere.

Le pulsar sono stelle rotanti di piccole dimensioni dal diametro di 20km circa. Emettono fasci di radiazioni in versi opposti dai loro poli magnetici. Proprio come avviene con un faro, quando il raggio è rivolta verso la Terra a causa delal rotazione della stella noi osserviamo un breve lampo.

Alcune pulsar producono radiazioni attraverso l’intero spettro elettromagnetico, anche a raggi X e onde radio, Questo si sa da più di 45 anni fa, ma l’esatto meccanismo mediante il quale una pulsar può brillare è ancora sconosciuto.

È noto da tempo che alcune pulsar che emettono onde radio oscillano tra due (o anche più) stati, cambiando il modello e l’intensità dei loro impulsi radio. Il momento in cui avviene il passaggio è imprevedibile e improvviso. Sappiamo anche, dai telescopi orbitanti, che alcune pulsar radio possono anche essere rilevate nei  raggi X. Tuttavia, il segnale a raggi X è così debole che non si sa nulla della sua variabilità. Questo è proprio quello che volevano studiare Hermsen e i suoi colleghi.

Ben Stappers dell’Università di Manchester, uno degli autori dello studio, ha spiegato: “Il comportamento di questa pulsar è abbastanza sorprendente, è come se avesse due personalità distinte. Dato che è  una delle poche pulsar note ad emettere raggi X, scoprire se questa radiazione di energia si comporta come i cambiamenti radio potrebbe fornire una nuova visione della natura durante il processo di emissione dei raggi X.

Dal momento che l’emissione di raggi X è molto debole, il team ha utilizzato il più sensibile telescopio a raggi X esistente, XMM-Newton dell’Agenzia Spaziale Europea in orbita intorno alla Terra. Le osservazioni si sono svolte in sei sessioni separate da circa sei ore di durata. Per poter identificare il momento esatto di cambiamento del comportamento radio della pulsar, le osservazioni a raggi X sono state tracciate simultaneamente con due dei più grandi radio telescopi in tutto il mondo, il LOFAR e il GMRT.

Risultato: quando si dimezza l’intensità dell’emissione radio, l’emissione X raddoppia la sua luminosità. Inoltre in questo secondo caso i raggi X hanno una natura diversa rispetto a quelli, meno intensi, associati alla forte emissione radio. Sembrano di origine termica, e pulsano in sincronia con la rotazione della stella.

Stappers considera la scoperta entusiasmante: “Oltre a diventare più luminosa quando cala l’emissione radio, abbiamo scoperto che l’emissione di raggi X mostra anche degli impulsi, che non si vedono quando invece l’emissione radio è alta. Questo è l’opposto di quello che ci aspettavamo. Paragono  i cambiamenti della pulsar a un camaleonte perché, proprio come l’animale, la stella cambia le caratteristiche in reazione al suo ambiente, come ad esempio una variazione di temperatura. ”

Il prossimo passo per i ricercatori è quello di guardare gli altri oggetti che hanno un comportamento simile a questo. Entro la fine dell’anno ci sarà un altra tornata di osservazioni simultanee a raggi X e radio di altre pulsar.