Gli astronomi la chiamano Lighthouse Nebula, vale a dire “nebulosa faro”. Non è difficile intuirne il motivo: nel cuore della nebulosa alberga Psr J1101-6101, una pulsar. Vale a dire, un faro cosmico naturale il cui fascio di luce spazza la galassia a intervalli regolari: 16 volte al secondo, nel caso della “pulsar faro” – questa la sua velocità di rotazione.
Fra il 30 maggio e il 17 giugno 2025 il telescopio spaziale Ixpe – una missione congiunta fra Nasa e Asi per misure di polarizzazione alle alte energie – ha osservato la Lighthouse Nebula per circa 950mila secondi. I dati raccolti, pubblicati la settimana scorsa su The Astrophysical Journal, hanno permesso al team di astronomi che ha condotto l’osservazione, guidato da Jack Dinsmore della Stanford University, di tracciare in modo diretto i campi magnetici della pulsar. Consentendo così di ricostruire il modo in cui le particelle accelerate da una stella di neutroni – perché tale è una pulsar – vengono instradate nello spazio dai campi magnetici.
Misurato il campo magnetico della nebulosa della pulsar Lighthouse utilizzando il satellite Ixpe della Nasa. I risultati confermano la teoria secondo cui le particelle ad alta energia fuoriescono lungo le linee del campo magnetico della galassia. L’immagine composita mostra i dati ai raggi X raccolti da Ixpe in blu (evidenziati nel riquadro in alto a destra), quelli dell’osservatorio per raggi X Chandra in viola e i dati radio del Csiro in verde. Il campo stellare è fornito da dati ottici provenienti dal censimento ottico 2Mass. Crediti: Nasa/Cxc/Stanford Univ./J.T. Dinsmore et al. (Chandra); Nasa/Msfc/J.T. Dinsmore et al. (Ixpe); Csiro/Atnf/Atca (radio); 2Mass/UMass/Ipac-Caltech/Nasa/Nsf (ottico); Nasa/Cxc/Sao/L. Frattare (elaborazione dell’immagine)
Il team ha analizzato in particolare due sottili propaggini di raggi X – una più lunga, il filamento, e una più corta, la scia – che si estendono dalla pulsar per comprendere meglio come gli elettroni, che viaggiano a velocità prossima a quella della luce emettendo raggi X e onde radio, interagiscano con la nebulosa. Quando le particelle ad alta energia provenienti dalla pulsar entrano in collisione con il gas dello spazio interstellare, danno origine a un’onda d’urto (bow shock) simile all’onda di prua che si forma davanti a un’imbarcazione. La maggior parte delle particelle rimane intrappolata dietro questa onda d’urto, dando luogo a una scia turbolenta alle spalle della pulsar. Ormai da una ventina d’anni i ricercatori ritengono che le particelle a energia più elevata riescano però a “bucare” quest’onda d’urto e a raggiungere lo spazio interstellare, fluendo lungo le linee del campo magnetico della galassia e formando, appunto, la propaggine più lunga e sottile – il filamento.
«Volevamo verificare questa teoria. La pistola fumante l’avrebbe offerta una misura della polarizzazione della luce, che traccia la direzione del campo magnetico», spiega Dinsmore. «Se il campo magnetico risulta allineato con il filamento, si ha la conferma che le particelle del filamento stanno fluendo lungo il campo».
Nonostante la relativa debolezza del segnale emesso dalla Lighthouse Nebula, il team di Ixpe – grazie alla sensibilità dello strumento e a metodi di analisi avanzati che sfruttano ogni singolo dato – è riuscito a misurare sia la polarizzazione del filamento che quella della scia, nonché del segnale di emissione della pulsar. Misure che hanno consentito di confermare, con un livello di confidenza superiore al 99 per cento, che il campo magnetico è effettivamente allineato con il flusso delle particelle. Non solo: le misure sulla polarizzazione della scia hanno anche mostrato due orientamenti differenti – quasi perpendicolari – fra il campo magnetico responsabile dell’emissione di raggi X e quello relativo alle onde radio.
Niccolò Bucciantini, primo ricercatore all’Inaf di Arcetri e coautore dello studio sulla pulsar Psr J1101-6101 analizzata con Ixpe. Crediti: Inaf
«La netta divergenza nell’orientamento dei campi magnetici osservata tra le lunghezze d’onda radio e quelle dei raggi X fornisce una prova convincente della natura altamente strutturata di questi oggetti», osserva a questo proposito uno dei coautori dello studio, l’italiano Niccolò Bucciantini, dell’Istituto nazionale di astrofisica. «Si tratta della prima chiara indicazione del fatto che particelle con energie diverse occupano regioni distinte all’interno del sistema, suggerendo la presenza di meccanismi di accelerazione multipli e potenzialmente molto diversi tra loro».
«Ad oggi non si sa ancora come nelle nebulose da pulsar come questa, ma anche come l’assai più famosa Nebulosa del Granchio, le particelle siano accelerate. Sono stati proposti meccanismi legati alla presenza di forti onde d’urto», ricorda Bucciantini a Media Inaf, «ma funzionano solo se i campi magnetici sono molto deboli, e noi sappiamo che non lo sono. Altri meccanismi invocano grandi livelli di turbolenza, ma la polarizzazione ci ha mostrato che la turbolenza non è molto forte. Forse meccanismi diversi operano in zone diverse, e non siamo ancora stati capaci di separarli. È per questo che studiamo sistemi diversi, nella speranza che la loro diversità ci indichi la soluzione».
Per saperne di più:
- Leggi su The Astrophysical Journal l’articolo “IXPE Polarizations of the Lighthouse Pulsar, Trail, and Filament”, di Jack T. Dinsmore, Roger W. Romani, S. Zhang, C.-Y. Ng, Stefano Silvestri, Oleg Kargaltsev, Niccolò Bucciantini, Philip Kaaret, Josephine Wong e Patrick Slane