AR Scorpii: una rara nana bianca pulsar

Gli astronomi hanno scoperto una rara nana bianca pulsar, facendo avanzare la nostra comprensione dell'evoluzione stellare e dei campi magnetici nelle nane bianche

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AR Scorpii: una rara nana bianca pulsar
AR Scorpii: una rara nana bianca pulsar

Gli astronomi hanno scoperto una rara nana bianca pulsar, facendo avanzare la nostra comprensione dell’evoluzione stellare e dei campi magnetici nelle nane bianche. Questa scoperta supporta il modello della dinamo e suggerisce l’esistenza di più pulsar simili nell’universo.

La scoperta di un raro tipo di sistema stellare in due studi indipendenti condotti dall’Università di Warwick e dall’Istituto Leibniz di Astrofisica Potsdam (AIP) fornisce nuove informazioni sulle previsioni del modello della dinamo per l’evoluzione stellare. La nuova pulsar nana bianca, un sistema binario estremamente vicino formato da una stella nana bianca e una stella nana rossa che insieme si adatterebbero all’interno del Sole, è solo la seconda conosciuta nel suo genere.

Comprendere le nane bianche e le pulsar

Le nane bianche sono resti stellari estremamente densi con la massa del nostro Sole ma le dimensioni ridotte del nostro pianeta Terra. Si formano quando una stella di piccola massa ha bruciato tutto il suo combustibile, perde i suoi strati esterni e il suo interno si contrae fortemente. Sono anche chiamati “fossili stellari” e offrono approfondimenti su vari aspetti dell’evoluzione stellare.

Le pulsar, invece, sono conosciute fin dagli anni ’60 e ne sono state ritrovate più di 3000. Sono stelle di neutroni fortemente magnetiche e in rapida rotazione in cui le particelle cariche vengono strappate dalla superficie da campi elettrici ultra-forti e quindi accelerate quasi alla velocità della luce. Di conseguenza emettono radiazioni, cioè luce, nella banda radio dei raggi X o addirittura gamma. A causa della rapida rotazione delle stelle, sulla Terra arrivano brevi impulsi di radiazione, da cui il nome pulsar.

Una scoperta sorprendente: le pulsar nane bianche

Con grande sorpresa della comunità scientifica, il fenomeno della pulsar è stato osservato per la prima volta su una nana bianca nel 2016. La sorpresa sta nel fatto che in questa stella, AR Scorpii, né la rotazione estremamente veloce né i forti campi elettrici erano presenti.

La stella nana bianca, invece, è stata trovata in un sistema binario molto vicino ed è stata rifornita di particelle dalla sua vicina immediata, una stella nana rossa simile al Sole, mediante iniezione nel suo campo magnetico. Ciò accende il fenomeno della pulsar dall’esterno e irradia la stella compagna rossa come con uno stroboscopio, facendo sì che l’intero sistema diventi drammaticamente più luminoso e più debole a intervalli regolari. Le due stelle, la nana bianca e la nana rossa, sono così vicine tra loro che starebbero all’interno del nostro Sole.



Esplorazione dei campi magnetici e del modello della dinamo

Il fattore decisivo è la presenza di un forte campo magnetico, la cui causa però è sconosciuta gli astrofisici. Una teoria chiave che spiega i forti campi magnetici è il “modello della dinamo”, secondo il quale le nane bianche hanno dinamo, generatori elettrici, nel loro nucleo, proprio come la Terra, solo molto più forti. Ma per testare questa teoria, i ricercatori hanno dovuto cercare altre pulsar nane bianche per vedere se le loro previsioni erano corrette.

In due nuovi studi pubblicati parallelamente sulle riviste Nature Astronomy e Astronomy & Astrophysic, un team internazionale con la partecipazione dell’AIP, descrive la pulsar nana bianca J1912-4410 (eRASSU J191213.9-441044) recentemente scoperta. Dista 773 anni luce dalla Terra e ruota una volta sul proprio asse in cinque minuti, 300 volte più velocemente del nostro pianeta. La pulsar nana bianca ha dimensioni simili a quelle della Terra, ma una massa almeno pari a quella del Sole. Le nane bianche iniziano la vita a temperature estremamente elevate prima di raffreddarsi nel corso di miliardi di anni. La bassa temperatura di J1912-4410 indica che è molto vecchia.

Conferma del modello Dynamo

Lo studio conferma che esistono più pulsar nane bianche, come previsto dai modelli precedenti. C’erano altre previsioni del modello della dinamo che furono confermate dalla scoperta di J1912-4410. A causa della loro età, le nane bianche nel sistema pulsar dovrebbero essere fredde. Le loro compagne dovrebbero essere abbastanza vicine affinché l’attrazione gravitazionale della nana bianca in passato fosse abbastanza forte da estrarre massa dalla compagna, facendole ruotare rapidamente. Tutte queste ipotesi sono vere per la pulsar appena scoperta: la nana bianca è più fredda di 13.000 Kelvin, ha un’elevata frequenza di rotazione di circa cinque minuti e l’attrazione gravitazionale della nana bianca ha un forte effetto sulla compagna.

Ricerca collaborativa e implicazioni future

Un team ha utilizzato i dati di Gaia e WISE per trovare candidati, concentrandosi su quelli con proprietà simili a AR Scorpii. Dopo aver osservato alcune decine di candidate, ne hanno trovato una con variazioni di luce molto simili. Un’osservazione successiva con altri telescopi ha rivelato che questo sistema invia un segnale radio e di raggi X verso la Terra circa ogni cinque minuti. Un altro team ha utilizzato i dati del telescopio a raggi X eROSITA sul satellite Spectrum-X-Gamma per trovare coppie vicine di nana bianca/nana rossa. Entrambi i team hanno unito le forze per indagare ulteriormente sulla loro nuova scoperta.

Fonte: Astronomy & Astrophysic

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