Il cambiamento di luminosità di alcune pulsar potrebbe avere una spiegazione

Recentemente abbiamo scritto di una stella che in futuro potrebbe diventare una magnetar. Questa però non è l'unica novità che coinvolge oggetti celesti molto particolari. Tra gli altri ci sono le pulsar, stelle di neutroni che ruotano sul loro asse molto velocemente emettendo così, grazie al campo magnetico, degli impulsi a intervalli regolari che possono essere rilevati da Terra. Grazie a una campagna osservativa che ha coinvolto dodici telescopi sparsi in tutto il Mondo è stato possibile cercare di capirne di più sul loro comportamento.

Studiare oggetti celesti quali magnetar, pulsar, buchi neri, supernove, etc. permette di continuare ad accrescere la conoscenza del nostro Universo e di capirne dinamiche di funzionamento anche quando la fisica sembra "prendere strade" diverse da quelle che vediamo abitualmente sul nostro Pianeta. Per questo studi come quello pubblicato in queste ore sono molto importanti anche se non sempre c'è una ricaduta immediata per l'umanità. Questo è quello che è stato scoperto e ipotizzato.

Ipotesi sulle dinamiche di alcune pulsar particolari

Nell'articolo dal titolo Matter ejections behind the highs and lows of the transitional millisecond pulsar PSR J1023+0038 pubblicato in queste ore si ipotizza che l'alternarsi di due intensità luminose differenti sia dovuto all'emissione da parte di questo corpo celeste di materia. In particolare J1023+0038, o più semplicemente J1023, è stata osservata con ben dodici telescopi differenti, compresi quelli dell'ESO (Osservatorio Europeo Australe) con VLT, ALMA e NTT, oltre a XMM-Newton, Hubble, FAST e altri. La campagna osservativa è durata due notti di giugno 2021.

Rappresentazione artistica del sistema binario

Questa pulsar (confermata nel 2007) si trova a circa 4500 anni luce di distanza dalla Terra nella costellazione del Sestante con periodo di rotazione ogni 1,69 ms e ha una stella compagna da circa 0,2 masse solari, formando così un sistema binario. La seconda orbita intorno alla prima con un periodo orbitale di 4,75 ore. Proprio la struttura del sistema nel suo complesso permette l'origine del fenomeno osservato di cambiamenti di luminosità.

Stando alle osservazioni, nel corso degli anni la pulsar ha "strappato" dalla stella compagna della materia che va poi a formare un disco intorno alla prima e, a causa della forte gravità, viene poi attirata verso la sua superficie. Questo fenomeno ha portato a mutare il suo comportamento in termini di emissioni elettromagnetiche.

In particolare sono state rilevate due modalità, chiamate high mode e low mode, con la prima che è stata rilevata per il 70%-80% del tempo e l'altra per il restante 30%-20%. Una dove vengono emessi raggi X molto luminosi, UV e luce visibile, nell'altra invece l'emissione di queste frequenze è più ridotta mentre sono emesse maggiormente onde radio. Il passaggio da una all'altra modalità dura pochi secondi per poi rimarci per diversi secondi o alcuni minuti.

Francesco Coti Zelati (ricercatore e co-autore dello studio) ha dichiarato "la nostra campagna di osservazione, senza precedenti, per comprendere il comportamento di questa pulsar ha coinvolto una dozzina di telescopi terrestri e spaziali all'avanguardia. Abbiamo scoperto che il cambio di modalità deriva da un'intricata interazione tra il vento della pulsar, un flusso di particelle ad alta energia soffiate via dalla pulsar e la materia che si muove verso la pulsar".

Tra le altre informazioni emerse dallo studio si legge che l'interazione dei venti relativistici prodotti dalle pulsar possono modellare la struttura e la dinamica dei flussi di accrescimento nei sistemi binari che contengono stelle di neutroni che ruotano rapidamente. Osservare questi sistemi può essere utile per capire i meccanismi di emissione di pulsar transitorie in millisecondi (tMSP) o di altri sistemi binari che emettono raggi X. Inoltre le tMSP e i buchi neri condividono alcuni aspetti e fenomeni che possono aiutare a conoscere gli uni e gli altri e più in generale la fisica e le dinamiche di accrescimento di oggetti compatti e molto densi.