SCOPERTA DA ASTRONOMI ITALIANI

Una rara pulsar al millisecondo in raggi X

L’ingordo bruco costituito da una pulsar in raggi X in rapidissima rotazione si sta probabilmente trasformando nella farfalla di una pulsar al millisecondo in onde radio. Questa l’opinione di Alessandro Papitto dell’Istituto Nazionale di Astrofisica, membro del gruppo di ricerca europeo a guida italiana che ha scoperto una rarissima stella di neutroni in rapidissima rotazione, attiva da ben sei mesi in raggi X

L’altissima densità di una stella di neutroni attrae da una stella compagna del materiale che si dispone in un cosiddetto disco di accrescimento; il materiale risucchiato provoca sia l’aumento della velocità di rotazione della stella che l’emissione in raggi X. Crediti: Dana Berry/NASA Goddard Space Flight Center

L’altissima densità di una stella di neutroni attrae da una stella compagna del materiale che si dispone in un cosiddetto disco di accrescimento; il materiale risucchiato provoca sia l’aumento della velocità di rotazione della stella che l’emissione in raggi X. Crediti: Dana Berry/NASA Goddard Space Flight Center

Un gruppo di ricerca europeo a guida italiana ha scoperto una particolare pulsar all’interno di NGC 2808, uno dei più grossi ammassi globulari presenti nella nostra galassia. La novella pulsar, denominata MAXI J0911-655, appartiene alla rara tipologia delle cosiddette AMXP (dall’inglese accreting millisecond X-ray pulsar), un tipo particolare di pulsar in raggi X di cui attualmente si conoscono solo 18 esemplari.

Si tratta di stelle di neutroni in rapidissima rotazione che emettono radiazione in raggi X cannibalizzando una stella compagna di piccola massa. Sono considerate importanti perché costituiscono uno straordinario laboratorio naturale per comprendere come sia possibile accelerare la rotazione di una stella di neutroni fino alle più alte velocità mai misurate.

Alla ricerca, in via di pubblicazione su Astronomy & Astrophysics a prima firma di Andrea Sanna dell’Università di Cagliari e associato Inaf, ha partecipato Alessandro Papitto, da qualche mese all’Osservatorio Astronomico di Roma dell’Istituto Nazionale di Astrofisica grazie a una borsa di studio europea Marie Skłodowska-Curie. I ricercatori hanno scoperto che MAXI J0911-655, che racchiude in un diametro di poche decine di chilometri una massa superiore a quella del Sole, fa parte di un cosiddetto sistema binario ultra compatto, dove ruota in orbita strettissima assieme a una stella “normale”.

papitto

Alessandro Papitto

«La sorgente che abbiamo scoperto è una pulsar al millisecondo, una stella di neutroni che ruota a un’incredibile velocità, compiendo 345 rotazioni ogni secondo», spiega Papitto a Media INAF. «Emette radiazione nella banda dei raggi X grazie al processo di accrescimento della materia trasferita dalla stella compagna, che in questo caso è molto “leggera”, meno del 10% della massa del Sole. Anche il periodo orbitale è estremo: un “anno” su questo sistema dura solamente 44 minuti».

La nuova pulsar è stata avvistata per la prima volta il 19 febbraio 2016 dal sistema di monitoraggio MAXI collocato sulla Stazione spaziale internazionale. Pochi giorni dopo, il satellite Swift della Nasa ha rilevato l’emissione di raggi X provenienti da MAXI J0911-655, confermando che si trattava di una sorgente transiente, cioè variabile. Le successive osservazioni di follow-up condotte dagli autori del nuovo studio con i telescopi XMM-Newton dell’Esa e NuSTAR della Nasa hanno quindi portato alla scoperta della pulsazione coerente proveniente dall’oggetto, con un periodo di 2.9 millisecondi.

I ricercatori hanno quindi realizzato che non solo questa pulsar fa parte del raro gruppo delle AMXP, le pulsar al millisecondo in raggi X, ma che presenta anche un’ulteriore aspetto inconsueto: risulta solamente la seconda finora conosciuta a presentare un’attività di “digestione” in raggi X protratta per oltre 100 giorni. «Gli eventi di accrescimento di materia su questo tipo di stelle di neutroni, caratterizzati da una emissione brillante di raggi X, durano in genere qualche settimana. In questo caso invece, la sorgente è attiva da ben sei mesi», spiega ancora Papitto.

Curva di luce dell’emissione di MAXI J0911−655 come osservata da Swift (puntini neri) e da altri satelliti. Crediti: Sanna et al., 2016.

Curva di luce dell’emissione di MAXI J0911−655 come osservata da Swift (puntini neri) e da altri satelliti. Crediti: Sanna et al., 2016.

La nuova pulsar, secondo il ricercatore, non ha certamente finito di stupire. «Stiamo aspettando con impazienza che il tasso di caduta di materia sulla stella diminuisca», prosegue Papitto, «in modo da consentire alla sua magnetosfera di “gonfiarsi”, spazzando via il residuo del disco di accrescimento, e attivare l’emissione come una pulsar radio». Una simile transizione, ovvero il passaggio dalla fase di emissione pulsata di raggi X a quella di emissione pulsata di onde radio, è stata osservata per la prima volta qualche anno fa da un gruppo di ricerca guidato dallo stesso Papitto nel caso di un’altra pulsar al millisecondo, anch’essa in un ammasso globulare.

«Tali transizioni di stato provano il profondo legame evolutivo esistente tra le pulsar al millisecondo osservate con i radio telescopi, da una parte, e sistemi binari come quello appena scoperto, che accrescono materia e sono sorgenti brillanti di raggi X, dall’altra», dice in conclusione Papitto. «Osservare queste transizioni di stato è anche fondamentale per capire i dettagli dell’interazione tra campi magnetici delle pulsar e plasma dei dischi di accrescimento, un fenomeno che si pensa sia alla base anche dei violenti fenomeni di eiezione di massa da parte di buchi neri supermassicci al centro delle galassie».

Per saperne di più:

Guarda anche il servizio di INAF-TV realizzato nel 2013 per la scoperta della prima pulsar “in transizione”: