Per dieci mesi, un team guidato dal Seti Institute ha osservato la pulsar Psr J0332+5434 con l’Allen Telescope Array (Ata), per studiare come “brilla” il suo segnale radio mentre attraversa il gas tra la stella e la Terra.
Crediti: Seti Institute
Le pulsar sono stelle di neutroni rotanti con un forte campo magnetico inclinato rispetto all’asse di rotazione, che genera fasci di radiazione (principalmente radio) dai poli magnetici, simili a un faro. Durante la rotazione, questi fasci “spazzano” lo spazio, e li osserviamo come impulsi solo quando incrociano la Terra, proprio come vediamo un faro accendersi quando il suo fascio di luce punta verso di noi.
Grazie alla loro elevata velocità di rotazione e alla loro incredibile densità, gli impulsi delle pulsar sono periodici ed estremamente precisi: gli scienziati utilizzano radiotelescopi sensibili per misurarne i tempi di arrivo, carpendone variazioni che rivelano fenomeni come le onde gravitazionali a bassa frequenza.
Tuttavia, il gas nello spazio interstellare può disperdere le onde radio emesse dalle pulsar, diffondendole e ritardando leggermente la ricezione di ciascun impulso. Comprendere e correggere questi piccoli ritardi, che possono essere dell’ordine di decine di nanosecondi (un nanosecondo è un miliardesimo di secondo), aiuta a mantenere la sincronizzazione delle pulsar il più precisa possibile.
Proprio come la luce delle stelle “brilla” nell’atmosfera terrestre per scintillazione, le onde radio delle pulsar “brillano” nello spazio interstellare a causa della scintillazione interstellare. Mentre il segnale attraversa le nubi di elettroni tra la pulsar e la Terra, si formano macchie luminose e scure nelle frequenze radio. Questi modelli non sono statici, ma evolvono man mano che la pulsar, il gas e la Terra si muovono l’uno rispetto all’altro.
Lo scintillio ritarda gli impulsi e l’entità dello scintillio corrisponde all’entità del ritardo. Monitorando frequentemente la pulsar Psr J0332+5434 – luminosa e vicina – il team ha osservato lo scostamento di questi pattern e li ha tradotti in minuscoli ritardi temporali. Questi metodi possono quindi correggere i ritardi, che sono rilevanti per gli esperimenti più precisi sulle pulsar.
«Le pulsar sono strumenti meravigliosi che possono insegnarci molto sull’universo e sul nostro vicinato stellare», dice Grayce Brown, responsabile del progetto presso il Seti Institute. «Risultati come questi aiutano non solo la scienza delle pulsar, ma anche altri campi dell’astronomia, compreso il Seti».
Le osservazioni di Ata hanno utilizzato un’ampia gamma di frequenze radio – tra 900 e 1956 MHz – e frequenti sessioni di osservazione di breve durata. Il team ha misurato la larghezza di banda dello scintillio quasi quotidianamente per circa 300 giorni, scoprendo che l’entità dello scintillio cambiava in modo evidente su scale temporali comprese tra giorni e mesi, indicando una variazione generale su scala temporale lunga, di circa 200 giorni.
In definitiva, lo studio ha introdotto un metodo innovativo e più robusto per stimare la dipendenza della scintillazione dalla frequenza radio, sfruttando l’ampia gamma di frequenze di Ata.
«L’Allen Telescope Array è progettato perfettamente per lo studio della scintillazione delle pulsar grazie alle sue larghezze di banda ampie e alla capacità di impegnarsi in progetti che richiedono lunghi periodi di tempo», conclude Sofia Sheikh, coautrice e ricercatrice di tecnofirme presso il Seti Institute.
Queste osservazioni forniscono una finestra sulle pulsar, sulla Terra e sullo spazio tra di esse, aiutando gli scienziati a comprendere meglio come distinguere le interferenze a radiofrequenza da segnali di origine potenzialmente artificiale.
Per saperne di più:
- Leggi su The Astrophysical Journal l’articolo “Long-term Monitoring of Scintillation in the Pulsar J0332+5434” di Grayce C. Brown, Sofia Z. Sheikh, Luigi F. Cruz, Wael Farah, Vishal Gajjar, Christian Gilbertson, Brandon Grimaldo, Michael T. Lam, Sofia L. Marquez, Maura McLaughlin, Alexander W. Pollak, Andrew Siemion e Gurmehar Singh