LO STUDIO È PUBBLICATO SU NATURE ASTRONOMY

Una stella di neutroni insolitamente lenta

Un team internazionale di scienziati, tra cui Sara Elisa Motta dell’Inaf, ha scoperto un'insolita stella di neutroni che ruota molto lentamente, completando una rotazione ogni 76 secondi. Si tratta di una scoperta unica, resa possibile dal radiotelescopio MeerKat, poiché la stella si trova in quello che viene chiamato cimitero delle stelle di neutroni, dove non ci si aspetta alcuna pulsazione

     01/06/2022
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Impressione artistica della pulsar 76s Psr J0901-4046 (in magenta) rispetto ad altre sorgenti caratterizzate da una rotazione più veloce. Crediti: Daniëlle Futselaar (artsource.nl)

Un team internazionale di scienziati, tra cui Sara Elisa Motta dell’Inaf, ha scoperto un’insolita stella di neutroni che ruota a ritmo estremamente lento, completando una rotazione ogni 76 secondi. Il team, guidato dai membri del gruppo MeerTrap (more Transients and Pulsars) dell’Università di Manchester, afferma che si tratta di una scoperta unica nel suo genere poiché la stella si trova in quello che viene chiamato cimitero delle stelle di neutroni, un sottogruppo di queste sorgenti dalle quali non ci si aspetta alcuna pulsazione. La scoperta è stata effettuata utilizzando il radiotelescopio MeerKat in Sud Africa e i risultati sono pubblicati ieri su Nature Astronomy.

La sorgente è stata inizialmente individuata da un singolo impulso radio rilevato da MeerTrap, durante osservazioni congiunte guidate da un altro team, ThunderKat. MeerTrap e ThunderKat hanno quindi lavorato a stretto contatto per chiarirne l’origine. È stato così possibile confermare le pulsazioni utilizzando immagini del cielo di 8 secondi e ottenere una posizione precisa per la sorgente, consentendo osservazioni di follow-up dettagliate e più sensibili.

Le stelle di neutroni sono resti estremamente densi di ciò che rimane di una stella massiccia in seguito all’esplosione di una supernova. Attualmente gli scienziati ne conoscono circa 3000 nella Via Lattea. Tuttavia, la nuova scoperta è diversa da qualsiasi cosa vista finora. Il team pensa che la stella di neutroni potrebbe appartenere alla classe teorizzata delle magnetar a periodo ultra lungo con campi magnetici estremamente forti.

Manisha Caleb dell’Università di Sydney, che ha guidato la ricerca, afferma: «Sorprendentemente rileviamo emissioni radio da questa sorgente solo per lo 0,5 per cento del suo periodo di rotazione. Ciò significa che è molto fortuito che il fascio delle emissioni radio abbia incrociato la Terra. È quindi probabile che ci siano molte più sorgenti di questo tipo che ruotano molto lentamente nella Galassia, il che ha importanti implicazioni su come nascono e invecchiano le stelle di neutroni. La maggior parte delle survey di pulsar non cerca periodi così lunghi e quindi non abbiamo idea di quante di queste sorgenti potrebbero esserci. In questo caso, la sorgente era abbastanza luminosa da poterne rilevare i singoli impulsi con lo strumento MeerTrap di MeerKat».

La stella di neutroni appena scoperta si chiama Psr J0901-4046 e mostra caratteristiche tipiche delle pulsar, delle magnetar (periodo ultra lungo) e persino dei lampi radio veloci. Mentre l’energia radio emessa suggerisce che possa trattarsi di una pulsar, gli impulsi con componenti caotiche sub-pulsazione e la polarizzazione degli impulsi stessi ricordano le magnetar.

Nonostante il periodo di rotazione di Psr J0901-4046 potrebbe essere coerente con quello di una nana bianca, gli scienziati non hanno trovato alcuna osservazione multi-lunghezza d’onda a supporto di questa ipotesi. Al momento non è chiaro da quanto tempo questa sorgente stia emettendo nel radio. È stata scoperta in una parte ben studiata della Via Lattea, ma le survey radio di solito non cercano periodi così lunghi o impulsi che durano più di qualche decina di millisecondi.

«L’emissione radio di questa stella di neutroni è diversa da quelle che abbiamo sempre visto», spiega Ben Stappers dell’Università di Manchester e principal investigator del progetto MeerTrap. «Possiamo vederla per circa 300 millisecondi, che è molto di più rispetto alla maggior parte delle altre stelle di neutroni che emettono nel radio. Sembrano esserci almeno 7 diversi tipi di impulsi, alcuni dei quali mostrano una struttura fortemente periodica, che potrebbe essere interpretata come vibrazioni sismiche della stella di neutroni. Questi impulsi potrebbero fornirci informazioni vitali sulla natura del meccanismo di emissione di queste sorgenti».

«La sensibilità fornita da MeerKat, unita alla ricerca sofisticata possibile con MeerTrap e alla capacità di realizzare immagini simultanee del cielo, hanno reso possibile questa scoperta. Anche così ci è voluto un occhio d’aquila per riconoscerla come qualcosa che forse era una vera sorgente, perché aveva un aspetto davvero insolito», afferma Ian Heywood del team ThunderKat e dell’Università di Oxford, che ha collaborato a questo studio.

Sara Elisa Motta, co-autrice dello studio. Crediti: S.E.Motta

Il rilevamento di simili sorgenti è difficile dal punto di vista osservativo, e questo implica che potrebbe esserci una popolazione più ampia non ancora rilevata, in attesa di essere scoperta. Questa nuova scoperta supporta l’ipotesi della possibile esistenza di una nuova classe di transienti radio – le stelle di neutroni a periodo ultra lungo – suggerendo una possibile connessione con l’evoluzione di stelle di neutroni altamente magnetizzate, magnetar a periodo ultra lungo e lampi radio veloci.

«È un risultato molto importante sotto diversi punti di vista», conclude Sara Elisa Motta. «Da una parte evidenzia una possibile connessione tra diverse popolazioni di stelle di neutroni, e dall’altra suggerisce la presenza di una popolazione di stelle di neutroni pulsanti ancora nascosta, ma che potrà essere rivelata dagli osservatori radio della prossima generazione come Ska, di cui MeerKat è precursore».

Per saperne di più:

  • Leggi su Nature Astronomy l’articolo “Discovery of a radio-emitting neutron star with an ultra-long spin period of 76 s” di Manisha Caleb, Ian Heywood, Kaustubh Rajwade, Mateusz Malenta, Benjamin Willem Stappers, Ewan Barr, Weiwei Chen, Vincent Morello, Sotiris Sanidas, Jakob van den Eijnden, Michael Kramer, David Buckley, Jaco Brink, Sara Elisa Motta, Patrick Woudt, Patrick Weltevrede, Fabian Jankowski, Mayuresh Surnis, Sarah Buchner, Mechiel Christiaan Bezuidenhout, Laura Nicole Driessen & Rob Fender