IN UNA GALASSIA NANA A 395 MILIONI DI ANNI LUCE DA NOI

L’ombra del vento d’una giovanissima pulsar

Analizzando i dati della Vla Sky Survey, due ricercatori del CalTech potrebbero aver scoperto una fra le più giovani stelle di neutroni finora conosciute: potrebbe avere addirittura meno di 14 anni. L’emissione radio alimentata dal campo magnetico della pulsar è emersa solo di recente dal denso guscio di detriti della supernova. I risultati sono stati presentati al meeting dell’Aas, e Media Inaf ha raggiunto il primo autore dello studio, l’astronomo Dillon Dong

     16/06/2022
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In alto a sinistra: una gigantesca stella blu, molto più massiccia del Sole, una volta consumato tutto il suo idrogeno, l’elio e gli elementi più pesanti, ha un piccolo nucleo di ferro (punto rosso) al centro. L’energia rilasciata dalla fusione che ha trattenuto la stella contro il suo stesso peso ora è svanita e la stella collasserà rapidamente, innescando un’esplosione di supernova. In alto a destra: il collasso è iniziato, producendo una stella di neutroni superdensa con un forte campo magnetico al centro (riquadro). La stella di neutroni, sebbene contenga circa 1,5 volte la massa del Sole, ha le dimensioni di Manhattan. In basso a sinistra: l’esplosione della supernova ha espulso un guscio di detriti in rapido movimento verso l’esterno nello spazio interstellare. In questa fase, il guscio di detriti è abbastanza denso da nascondere alla vista le onde radio provenienti dalla regione della stella di neutroni. In basso a destra: man mano che il guscio dei detriti dell’esplosione si espande nel corso di alcuni decenni, diventa meno denso e alla fine diventa abbastanza sottile da consentire la fuoriuscita delle onde radio dall’interno. Ciò ha consentito alle osservazioni del Vla Sky Survey di rilevare l’emissione radio brillante creata mentre il potente campo magnetico della stella di neutroni in rapida rotazione. Questo fenomeno è chiamato pulsar wind nebula. Crediti: Melissa Weiss, Nrao/Aui/Nsf

L’universo è un giardino vivo, scoppiettante, in cui oggetti esotici nascono e si evolvono. L’ultima scoperta notevole, presentata all’annuale meeting dell’American Astronomical Society (Aas) da Dillon Dong e Gregg Hallinan del California Institute of Technology (Caltech), riguarda l’osservazione di una giovanissima stella di neutroni nella galassia nana Sdss J113706.18-033737.1, a 395 milioni di anni luce di distanza dalla Terra.

L’oggetto si chiama VT 1137-0337 e aveva fatto capolino a gennaio 2018 in un’immagine della Vla Sky Survey – un progetto della National Radio Astronomy Observatory iniziato nel 2017 per rilevare circa l’ottanta per cento del cielo visibile – e poi nelle successive osservazioni del 2019, del 2020 e del 2022.

I ricercatori ritengono che potrebbe trattarsi di una pulsar wind nebula, o plerione, un oggetto che si forma quando una stella massiccia esplode in supernova. «In alcune supernove, il nucleo della stella viene compresso fino a formare una stella di neutroni densa e altamente magnetizzata mentre il resto della stella, durante l’esplosione, viene lanciato verso l’esterno», dice Dong a Media Inaf. «Poco dopo la nascita, la stella di neutroni dà forza a un vento che viaggia quasi alla velocità della luce. Questo vento si schianta contro il gas prodotto dalla stella ormai esplosa, creando una bolla che cresce dall’interno».

Le pulsar wind nebulae rappresentano un laboratorio senza eguali per lo studio dei plasmi relativistici magnetizzati, e il confronto fra le simulazioni numeriche e le osservazioni rappresenta una conquista molto importante per la moderna ricerca astrofisica. Tuttavia osservarle non è semplice, perché l’emissione radio non riesce ad attraversare la spessa coltre di detriti provocati a seguito dell’esplosione di supernova. «Dopo un po’ il gas della stella si espande e diventa abbastanza sottile da poter essere attraversato dalle onde radio», spiega Dong. «A questo punto, la pulsar wind nebula diventa rilevabile come un radio-transiente».

La pulsar wind nebula è stata scoperta durante una campagna osservativa di routine alla ricerca di esplosioni extragalattiche utilizzando i dati del Vla Sky Survey. «Attraverso una combinazione di osservazioni di follow-up e analisi teoriche», prosegue il ricercatore, «siamo stati in grado di mettere insieme gli indizi e i risultati di una precedente indagine del cielo relativi a questa fonte e siamo giunti alla conclusione che molto probabilmente l’oggetto è apparso solo recentemente».

Il primo autore dello studio, l’astrofisico Dillon Dong, del California Institute of Technology

Secondo lo studio, infatti, in base alle sue caratteristiche, la pulsar risulta essere molto giovane, con un’età stimata fra i 60 e gli 80 anni. Durante i confronti e le analisi i ricercatori si sono, tuttavia, accorti che l’oggetto non appare in un’immagine della stessa regione realizzata dalla Vla First Survey nel 1998. «Ritengo probabile che la pulsar fosse già presente nel 1998, anche se è possibile che la stella non fosse ancora esplosa in quel momento», sostiene Dong. «Nel 1998, il gas della stella era ancora troppo denso per permetterci di rilevare la nebulosa al suo interno».

Uno degli esempi più famosi di pulsar wind nebula è osservabile nella Nebulosa Granchio, nella costellazione del Toro, il risultato di una supernova che esplose nel 1054. Oggi la nebulosa è facilmente visibile anche con piccoli telescopi. «L’oggetto che abbiamo trovato sembra essere circa 10mila volte più energetico della nebulosa Granchio, con un campo magnetico più forte», spiega Dong.

Restano ancora molte analisi da fare per confermare la presenza della pulsar; il suo campo magnetico potrebbe essere così forte da consentire alla stella di neutroni di qualificarsi come magnetar, una classe di oggetti supermagnetici. Le magnetar sono considerate all’origine dei misteriosi fast radio burst (Frb), i lampi radio veloci. «In tal caso, questa sarebbe la prima magnetar colta nell’atto di apparire e anche questo è estremamente eccitante», conclude Dong. «Aver scoperto una simile sorgente che si accende suggerisce che le sorgenti radio associate agli Frb potrebbero essere delle pulsar wind nebulae molto luminose».

Ora gli astronomi hanno in programma di condurre ulteriori osservazioni per scoprire di più sull’oggetto individuato e per monitorarne il comportamento nel tempo.

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