ELETTRONI QUASI ALLA VELOCITÀ DELLA LUCE

Guerre stellari all’ombra dello Scorpione

Un sistema binario turbolento: la nana bianca in rapida rotazione accelera gli elettroni fino a una velocità prossima a quella della luce rilasciando raffiche di radiazione che sferzano la compagna rossa, provocando forti impulsi ogni 1,97 minuti a lunghezze d’onda che vanno dall’ultravioletto al radio

Rappresentazione artistica che mostra lo strano oggetto AR Scorpii: una nana bianca in rapida rotazione (a destra) accelera gli elettroni fino a una velocità prossima a quella della luce. Crediti: M. Garlick/University of Warwick/ESO

Rappresentazione artistica che mostra lo strano oggetto AR Scorpii: una nana bianca in rapida rotazione (a destra) accelera gli elettroni fino a una velocità prossima a quella della luce. Crediti: M. Garlick/University of Warwick/ESO

Alcuni astronomi, sfruttando il VLT (Very Large Telescope) dell’ESO e altri telescopi sia da terra che dallo spazio, hanno scoperto un nuovo, insolito, tipo di stella binaria. Nel sistema AR Scorpii un nana bianca in rapida rotazione accelera elettroni fino a una velocità prossima a quella della luce. Queste particelle di altissima energia rilasciano raffiche di radiazione che sferzano la compagna, e provocano forti impulsi ogni 1,97 minuti, alle lunghezze d’onda che vanno dall’ultravioletto al radio.

Nel maggio 2015, un gruppo di astrofili, provenienti da Germania, Belgio e Regno Unito, trovò un sistema stellare che mostrava un comportamento diverso da tutti quelli che avevano fino a quel momento incontrato. Osservazioni successive, guidate dall’Università di Warwick, con uno stuolo di telescopi da terra e dallo spazio hanno rivelato ora la vera natura di questo sistema precedentemente male identificato.

Il sistema stellare AR Scorpii, o AR Sco in breve, si trova nella costellazione dello Scorpione a circa 380 anni luce dalla Terra. È formato da una nana bianca in rapida rotazione, di dimensione paragonabile a quella della Terra ma con una massa 200 mila volte maggiore, e da una nana rossa fredda di massa pari a circa un terzo di quella del Sole, che orbitano una intorno all’altra ogni 3,6 ore secondo una danza cosmica precisa come un orologio svizzero. Le nane bianche si formano al termine del ciclo di vita di stelle di massa fino a otto volte quella del Sole. All’esaurimento della fusione dell’idrogeno nel nucleo della stella, i cambiamenti interni si riflettono in una drammatica espansione in gigante rossa, seguita da una fase di contrazione in cui gli strati esterni della stella vengono soffiati via in vaste nubi di gas e polvere. Ciò che rimane al centro è una nana bianca, di dimensioni pari a quelle della Terra ma 200 000 volte più densa. Un cucchiaino della materia che compone una nana bianca peserebbe quanto un elefante sulla Terra. La nana rossa dello studio con VLT è una stella di tipo M: sono le stelle più comuni nel sistema di classificazione di Harvard, che usa delle lettere per raggruppare le stelle a seconda delle caratteristiche spettrali.

Questo sistema binario però ha un comportamento bizzarro. Come detto, la nana bianca di AR Sco, con il suo campo magnetico elevato e la rapida rotazione, accelera elettroni a una velocità vicina a quella della luce. A queste energie le particelle schizzano via nello spazio e rilasciano la loro radiazione in un fascio simile a quello di un faro che spazza la superficie della nana rossa, più fredda, facendo diventare il sistema alternativamente più luminoso e più fioco,. Questi impulsi poderosi comprendono radiazione a frequenze radio, mai osservata prima d’ora da un sistema con una nana bianca.

Il primo autore dell’articolo Tom Marsh, del Gruppo di Astrofisica dell’Università di Warwick, ha commentato: «AR Scorpii è stata scoperta più di 40 anni fa, ma la sua natura non è mai stata nemmeno sospettata finché non abbiamo iniziato a osservarla nel 2015. Fin dall’inizio dell’osservazione ci siamo resi conto che stavamo osservando qualcosa di straordinario».

Questa panoramica derivata dalla DSS2 (Digitized Sky Survey 2) mostra il ricco sfondo di stelle che circonda l'insolito sistema binario AR Scorpii. Crediti: Digitized Sky Survey 2. Acknowledgement: Davide De Martin

Questa panoramica derivata dalla DSS2 (Digitized Sky Survey 2) mostra il ricco sfondo di stelle che circonda l’insolito sistema binario AR Scorpii. Crediti: Digitized Sky Survey 2. Acknowledgement: Davide De Martin

Le proprietà di AR Sco sono uniche, ma anche misteriose. La radiazione emessa in una banda molto larga di frequenze indica emissione dovuta a elettroni accelerati da un campo magnetico, cosa che può essere spiegata dalla nana bianca rotante. La sorgente degli elettroni rimane comunque misteriosa – non è chiaro se sia associata alla nana bianca stessa o alla compagna più fredda.

AR Scorpii fu osservata per la prima volta all’inizio degli anni ’70 e le sue fluttuazioni periodiche di luminosità, ogni 3,6 ore, portarono alla classificazione, incorretta, di una singola stella variabile. La vera sorgente delle variazioni di luminosità di AR Sco è stata scoperta grazie agli sforzi combinati di astrofili e astronomi professionisti. Un comportamento simile, con evidenza di pulsazioni, era stato osservato in precedenza, ma solo da parte di stelle di neutroni – tra gli oggetti celesti più densi noti nell’Universo – e non di nane bianche.

Boris Gänsicke, sempre dell’Università di Warwick e coautore del lavoro, ha concluso: «Conosciamo le pulsazioni delle stelle di neutroni da quasi cinquant’anni e alcune teorie hanno predetto che le nane bianche potrebbero mostrare un comportamento simile. È emozionante aver scoperto un tale sistema. Inoltre è la dimostrazione di quali fantastici risultati possono ottenere astronomi amatoriali e professionisti lavorando insieme».

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Fonte: Media INAF | Scritto da Redazione Media Inaf