Potrebbe essere stata scoperta una pulsar al millisecondo vicino al centro della nostra galassia. Una notizia tanto attesa, ma da dire sottovoce. A parlarne, i ricercatori della Columbia University e di Breakthrough Listen, in un articolo pubblicato questa settimana su The Astrophysical Journal che presenta i nuovi risultati del Breakthrough Listen Galactic Center Survey, una delle ricerche radio più sensibili mai condotte alla ricerca di pulsar nella regione centrale dinamicamente complessa della Via Lattea.
Illustrazione del radiotelescopio di Green Bank che osserva una pulsar al centro della Via Lattea. Crediti: Danielle Futselaar/Breakthrough Listen
Secondo le stime, circa il dieci per cento delle stelle più massicce della Via Lattea risiede entro 200 parsec dal centro (circa 650 anni luce), il che implica la presenza, di conseguenza, di stelle di neutroni e buchi neri come prodotti finali dei loro cicli vitali. Rilevare questi oggetti però è particolarmente difficile. Prendiamo le pulsar, ad esempio – stelle di neutroni altamente magnetizzate che ruotano rapidamente ed emettono fasci di onde radio estremamente regolari nel tempo, che talvolta intercettano la Terra, apparendo come fari cosmici. Ebbene, entro un parsec (circa 3,26 anni luce) dal centro della nostra galassia, e quindi dal suo buco nero supermassiccio Sagittarius A*, finora ne è stata trovata solamente una: Sgr J1745–2900.
Tutte le altre pulsar conosciute si trovano a una distanza di circa 30–40 parsec. Per individuarle, in genere ci si concentra sulle lunghezze d’onda radio, le più adatte a queste ricerche, perché possono sondare regioni dense del centro galattico, oscurate alle lunghezze d’onda ottiche.
«Il centro galattico è un ambiente molto ricco di gas. L’interazione delle onde radio con il mezzo che attraversano causa uno “sparpagliamento” del segnale nel tempo (in inglese, scattering) che, nel caso del segnale periodico di una pulsar che si trovi nei pressi del centro galattico, può facilmente allungarne la durata oltre il periodo di ripetizione del segnale stesso, rendendolo impossibile da captare», spiega a Media Inaf Marta Burgay, ricercatrice all’Inaf di Cagliari non direttamente coinvolta nello studio. «Questo effetto di allargamento dell’impulso è meno pronunciato se si osserva a frequenze radio più alte, alle quali, però, il segnale delle pulsar è intrinsecamente molto più debole. La combinazione di questi due effetti rende estremamente difficile scovare pulsar in quella peculiare regione di spazio – e tanto più difficile quanto più breve è il periodo di ripetizione delle pulsazioni».
In questo nuovo studio, gli autori hanno condotto più di 20 ore di osservazioni con il Green Bank Telescope, un osservatorio nel West Virginia, tra il 2021 e il 2023, utilizzando il Breakthrough Listen Digital Backend, che consente di ottenere dati ad alta risoluzione temporale e frequenziale su un’ampia larghezza di banda radio. Di queste osservazioni, 11 ore sono state dedicate agli 1,4 minuti d’arco più interni del centro galattico, dando luogo a una delle indagini più approfondite e sensibili mai effettuate su questa regione. Indagine che ha permesso di identificare una nuova candidata pulsar con periodo di 8,19 millisecondi, chiamata Breakthrough Listen Pulsar (Blpsr), vista una volta e poi mai più, e che rimane dunque ancora un’ipotesi.
«La spiegazione più semplice è che si tratti, purtroppo, di un falso allarme: esiste infatti una probabilità – bassa, ma non trascurabile – che il debole segnale captato sia una sfortunata fluttuazione nel rumore di fondo», dice Burgay. «Gli autori stessi del lavoro, pur riportando un’approfondita analisi statistica che proverebbe che un falso allarme ha una probabilità di appena uno su un milione di dare luogo a un segnale come quello registrato, sottolineano che al momento non si possa essere certi della sua natura astrofisica. Ci sono però molteplici motivi per cui un segnale così debole possa non essere visto una seconda volta: variabilità negli effetti di interazione col complesso mezzo interstellare che circonda il centro galattico, variazioni intrinseche della potenza del segnale emesso dalla pulsar, estreme variazioni apparenti nel periodo di ripetizione del suo segnale, causate dal moto della pulsar attorno a una stella compagna – o al buco nero al centro della nostra galassia – che ne rendono ancor più difficile l’individuazione».
Per loro natura, comunque, le pulsar sono fari cosmici estremamente prevedibili: in assenza di influenze esterne, gli impulsi provenienti da queste particolari stelle di neutroni arrivano ai nostri telescopi con straordinaria regolarità. Le pulsar che ruotano più rapidamente (pulsar al millisecondo), come quella potenzialmente scoperta da questo studio, mostrano un comportamento estremamente stabile: sono autentici orologi cosmici di precisione. Qualsiasi influenza esterna, ad esempio l’attrazione gravitazionale di un oggetto massiccio, introdurrebbe anomalie in questo arrivo costante di impulsi, che possono essere misurate e modellate. Anomalie che, nel caso della nuova scoperta, potrebbero essere dovute all’estrema vicinanza della pulsar al buco nero supermassiccio SgrA*: viaggiando così vicino a un oggetto supermassiccio, gli impulsi che invia potrebbero essere deviati e subire ritardi temporali a causa della distorsione dello spazio-tempo, come previsto dalla teoria della relatività generale di Einstein.
«Una pulsar al millisecondo che si trovi a orbitare attorno a SgrA* può permetterci quindi di testare le previsioni della teoria di Einstein, ma anche di teorie alternative, in un ambiente estremo e ineguagliabile dal punto di vista della gravità», osserva Burgay. «Questi test consentirebbero di mettere in luce effetti completamente nuovi e permetterebbero, per esempio, di misurare con grande precisione sia la massa che la rotazione del buco nero al centro della Via Lattea e quindi di effettuare un test diretto dell’ipotesi della censura cosmica, proposta nel 1969 dal premio Nobel Roger Penrose, che postula che tutte le singolarità nell’universo (come un buco nero) possiedono un orizzonte degli eventi. Trovare sempre più pulsar nei pressi del centro galattico, inoltre, renderà possibile studiare in modo più dettagliato il contenuto e la distribuzione del gas nelle regioni più interne della nostra galassia, oltre a porre interessanti vincoli sulla natura e sulla distribuzione della materia oscura».
Per saperne di più:
- Leggi su The Astrophysical Journal l’articolo “On the Deepest Search for Galactic Center Pulsars and an Examination of an Intriguing Millisecond Pulsar Candidate“, di Karen I. Perez, Vishal Gajjar, Slavko Bogdanov, Jules P. Halpern, Paul B. Demorest, Steve Croft, Matt Lebofsky, David H. E. MacMahon e Andrew P. V. Siemion