LO STUDIO È PUBBLICATO SU NATURE ASTRONOMY

Rilevato il battito di una binaria gamma

Grazie al radiotelescopio Fast, un team internazionale di scienziati ha finalmente trovato pulsazioni radio emesse dal sistema binario Ls I 61 303. “La scoperta del radiotelescopio Fast supporta l'ipotesi che le binarie gamma contengano una stella di neutroni giovane, rapidamente rotante e altamente magnetizzata”, commenta a Media Inaf Alessandro Papitto, tra gli autori dello studio

     21/03/2022
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Illustrazione artistica del sistema binario Ls I +61 303 che brilla sopra Fast. Crediti: DF Torres, S. Weng, K. Rappaport, Science Communication Lab

Utilizzando Fast, il più grande radiotelescopio sulla Terra, un team internazionale di scienziati ha finalmente trovato, dopo quarant’anni di ricerche, pulsazioni radio emesse dal sistema Ls I 61 303. Si tratta della prima evidenza di pulsazioni da questa sorgente e dimostra l’esistenza nel sistema di una stella di neutroni in rapida rotazione.

I risultati dello studio sono stati pubblicati sulla rivista Nature Astronomy e tra gli autori c’è anche Alessandro Papitto dell’Inaf di Roma, a cui Media Inaf ha chiesto un commento. «Ls I +61 303 è una binaria gamma. A differenza della maggior parte dei sistemi binari contenenti una stella di neutroni (o un buco nero)», spiega il ricercatore, «emette la maggior parte della propria radiazione ad altissime energie – raggi gamma nella banda del GeV e del TeV – piuttosto che nei raggi X. La scoperta di pulsazioni radio certifica la presenza di una stella di neutroni e risolve una lunga disputa all’interno della comunità dell’astrofisica delle alte energie sulla natura dell’oggetto compatto. Molti modelli sostenevano invece si trattasse di un microquasar, un buco nero di massa stellare che riproduce su scala inferiore il comportamento dei quasar trovati al centro di alcune galassie. La scoperta del radiotelescopio Fast supporta l’ipotesi che le binarie gamma contengano una stella di neutroni giovane, rapidamente rotante e altamente magnetizzata. Il segnale radio di questa pulsar è osservato solo sporadicamente, probabilmente a causa dell’interazione con la materia che la compagna molto massiccia perde in gran quantità».

È proprio il fatto che le pulsazioni radio periodiche non sono sempre presenti uno degli aspetti più intriganti dei loro risultati: appaiono e scompaiono, e sembrano essere “disattivate” per la maggior parte del tempo. Questo potrebbe spiegare perché è stato così difficile trovarle. Il motivo di questo comportamento non è ancora chiaro, sebbene sia relativamente comune, poiché questo fenomeno è stato osservato anche in molte altre pulsar.

«Questa scoperta è il risultato di uno sforzo costante della comunità per cercare la pulsazione su tutte le frequenze», dice Diego F. Torres, ricercatore all’Istituto di scienze spaziali (Ice-Csic) e Institute of Space Studies of Catalonia (Ieec). «Io e il mio gruppo abbiamo effettuato personalmente molte di quelle ricerche, nei raggi X, nei raggi X duri e nei raggi gamma nella banda del GeV. Ma è stato un compito difficile: non solo stavamo cercando di rilevare una pulsar che non è particolarmente luminosa, ma per la quale le pulsazioni non sono sempre presenti».

Alessandro Papitto, ricercatore all’Osservatorio astronomico dell’Inaf di Roma

Torres è particolarmente interessato al periodo trovato, anche da un punto di vista teorico. Il periodo della pulsar, di 0.26 secondi, è nell’intervallo previsto da un modello multifrequenza che ha realizzato nel 2012, insieme a Papitto, in base al quale il sistema passerebbe tra due stati lungo l’orbita, in base alla pressione della massa presente nelle vicinanze.

Ls I 61 303 è un sistema raro, uno dei pochi sistemi binari a raggi gamma. Questi sistemi sono sistemi stellari formati da una stella massiccia e da un oggetto compatto, che può essere un buco nero o una stella di neutroni. Emettono la maggior parte della loro luminosità in fotoni di energia molto elevata. Questo oggetto ha mostrato anche una variabilità super-orbitale e brillamenti simili a magnetar.

Ora che le pulsazioni sono state misurate, si può dire che Ls I 61 303 sia il primo sistema binario noto per avere una magnetar. In particolare, contiene un oggetto compatto in orbita attorno a una stella in rapida rotazione ogni 26.5 giorni. «La natura di questo oggetto compatto è stata ampiamente studiata e la mancanza di certezze ha fatto ristagnare il progresso. Con la scoperta delle pulsazioni possiamo ora concentrarci sulla caratterizzazione della loro comparsa e scomparsa, e sulla comprensione dell’evoluzione a lungo termine del sistema», conclude Torres.

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