Scoperta una rara pulsar nana bianca – video

Una stella appena scoperta a soli 773 anni luce di distanza appartiene a una delle categorie più rare della Via Lattea. J1912-4410 è una pulsar nana bianca, un tipo di stella così rara che ne è nota solo un’altra nell’intera galassia.

La scoperta conferma che queste stelle esistono in una classe a sé stante e fornisce un nuovo strumento per interpretare non solo l’evoluzione delle stelle ma anche gli strani segnali rilevati in tutta la Via Lattea che sfidano le spiegazioni convenzionali.

Questa stella sembra confermare che il campo magnetico di una nana bianca è generato da una dinamo interna, con un meccanismo simile a quello con cui il nucleo liquido della Terra genera il suo campo magnetico, ma molto più potente. “L’origine dei campi magnetici è una grande questione aperta in molti campi dell’astronomia e questo è particolarmente vero per le stelle nane bianche“, spiega l’astrofisica Ingrid Pelisoli dell’Università di Warwick nel Regno Unito.

“I campi magnetici nelle nane bianche possono essere più di un milione di volte più forti del campo magnetico del Sole e il modello della dinamo aiuta a spiegarne il motivo. La scoperta di J1912-4410 ha fornito un fondamentale passo avanti in questo campo“.

Nel caso di una pulsar, la stella di neutroni ruota rapidamente, fino a scale di millisecondi, mentre fasci di radiazione elettromagnetica, generati dalla rapida rotazione e dal potente campo magnetico, eruttano dai poli magnetici. Mentre la stella ruota, questi raggi attraversano il nostro campo visivo come un faro cosmico, facendo sembrare che la stella pulsi.

Le nane bianche sono un tipo simile di residuo stellare. Sono i nuclei collassati di stelle di grandezza inferiore a 8 masse solari morte. Sono meno dense delle stelle di neutroni e hanno raggi maggiori. Fino a pochi anni fa, non si pensava si traformassero in pulsar.

Poi, nel 2016, gli astronomi hanno trovato quella che hanno chiamato la prima pulsar nana bianca, una stella chiamata AR Scorpii.

AR Scorpii è leggermente diversa da una pulsar tradizionale. È una nana bianca in un sistema binario con una stella nana rossa. Mentre ruota, i suoi raggi colpiscono la nana rossa, facendola illuminare su più lunghezze d’onda in intervalli di tempo regolari di 1,97 minuti; le pulsazioni che vediamo non provengono direttamente dai raggi della nana bianca, ma dall’effetto che quei raggi hanno sulla compagna della nana rossa.

Il sistema di AR Scorpii, tuttavia, ha sfidato la nostra comprensione delle nane bianche, con una velocità di rotazione solitamente raggiunta solo tramite un trasferimento di massa dalla nana rossa, che fa ruotare la nana bianca più velocemente. La velocità di rotazione della nana bianca, tuttavia, suggerisce un potente campo magnetico, tale che richiederebbe il trasferimento di una notevole quantità di massa per raggiungere la vertiginosa velocità di rotazione della nana bianca.

Una possibile spiegazione potrebbe essere insita nei cambiamenti che subiscono le nane bianche mentre si raffreddano e si cristallizzano. È possibile che la nana bianca AR Scorpii inizialmente non avesse un simile campo magnetico e che la velocità di rotazione sia aumentata man mano che rubava massa alla nana rossa.

Tuttavia, mentre la nana bianca si raffreddava, i cambiamenti di densità interna combinati con la convezione potrebbero aver dato il via a una dinamo. Questo fluido rotante, conduttore e convettivo converte l’energia cinetica in energia magnetica che fuoriesce dall’oggetto come campo magnetico.

Non sappiamo davvero cosa succede all’interno delle stelle nane bianche; sappiamo che sono incredibilmente dense, per capire potrebbero avere la massa del Sole compressa in un oggetto delle dimensioni della Terra, e solo il rifiuto degli elettroni di occupare lo stesso stato al di sotto di una certa soglia critica gli impedisce di collassare ulteriormente, ma quello che sembra e come si comporta è puramente ipotetico.

Ma una sola stella come campione non è sufficiente per confermare le ipotesi, per cui Pelisoli e i suoi colleghi hanno cercato altre stelle simili combinando i dati del sondaggio alla ricerca di stelle con le caratteristiche di AR Scorpii.

“Dopo aver osservato un paio di dozzine di candidati, ne abbiamo trovato uno che mostrava variazioni di luce molto simili a AR Scorpii. La nostra campagna di follow-up con altri telescopi ha rivelato che ogni cinque minuti circa, questo sistema inviava un segnale radio e a raggi X nella nostra direzione”, ha raccontato la ricercatrice.

“Ciò ha confermato che ci devono essere altre pulsar nane bianche là fuori, come previsto dai modelli precedenti“.

Rappresentazione artistica di AR Scorpii. ( M. Garlick/Università di Warwick/ESO )

J1912-4410 si adatta anche a molte altre caratteristiche del modello a dinamo. Le pulsar nane bianche dovrebbero essere relativamente fredde, a dimostrazione del fatto che l’interno si sta cristallizzando, e devono essere abbastanza vicine alla loro compagna binaria che in passato deve essere avvenuto trasferimento di massa per aumentare lo spin della nana bianca. J1912-4410 corrisponde perfettamente a queste caratteristiche.

Un secondo studio condotto dall’astrofisico Alex Schwope del Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam in Germania ha trovato in modo indipendente J1912-4410 nei dati dell’osservatorio spaziale a raggi X eROSITA. Anche lui ha concluso che l’oggetto è una pulsar nana bianca come AR Scorpii.

Ma la scoperta ci offre un nuovo strumento per comprendere le strane cose che rileviamo nella nostra galassia.

I due articoli sono stati pubblicati su Nature Astronomy e Astronomy & Astrophysics.