La scoperta di una stella di neutroni che emette segnali radio insoliti sta riscrivendo la nostra comprensione di questi sistemi stellari particolari. I miei colleghi ed io (il team MeerTRAP ) abbiamo fatto la scoperta osservando la regione Vela-X 1 della Via Lattea a circa 1.300 anni luce dalla Terra, utilizzando il radiotelescopio MeerKAT in Sud Africa. Abbiamo individuato un lampo o “impulso” dall’aspetto insolito che è durato circa 300 millisecondi.
Il flash aveva alcune delle caratteristiche di una stella di neutroni che emette segnali radio. Ma questo era diverso da quasiasi cosa avessimo visto prima.
Incuriositi, abbiamo setacciato i dati più vecchi della regione nella speranza di trovare impulsi simili. In questo modo abbiamo identificato diversi impulsi di questo tipo che in precedenza non erano stati individuati dal nostro sistema di rilevamento degli impulsi in tempo reale (questo perché in genere cerchiamo solo impulsi della durata di circa 20-30 millisecondi).
Una rapida analisi dei tempi di arrivo degli impulsi ha mostrato che si ripetono ogni 76 secondi circa, mentre la maggior parte degli impulsi delle stelle di neutroni si ripetono entro pochi secondi, o addirittura millisecondi.
La nostra osservazione ha mostrato che PSR J0941-4046 ha alcune caratteristiche di una “pulsar” o anche di un “magnetar”. Le pulsar sono qualcosa di estremamente denso che resta dal collasso di stelle giganti che di solito emettono onde radio dai loro poli. Mentre ruotano, gli impulsi radio possono essere misurati dalla Terra, un po’ come si vede un faro lampeggiare periodicamente in lontananza.
Tuttavia, il periodo di rotazione più lungo conosciuto per una pulsar prima di questo era di 23,5 secondi, il che significa che potremmo aver trovato una classe completamente nuova di oggetti che emettono impulai radio. I nostri risultati sono stati pubblicati su Nature Astronomy.
Un’anomalia tra le stelle di neutroni?
Utilizzando tutti i dati a nostra disposizione dai progetti MeerTRAP e ThunderKAT presso MeerKAT, siamo riusciti a individuare la posizione dell’oggetto con eccellente precisione. Dopo questo abbiamo effettuato le nostre osservazioni di follow-up più sensibili per studiare la fonte degli impulsi.
L’oggetto appena scoperto, chiamato PSR J0941-4046, è una peculiare stella di neutroni che emette impulsi radio e che ruota molto lentamente rispetto ad altre pulsar. Le frequenze delle Pulsar sono incredibilmente coerenti e le nostre osservazioni di follow-up ci hanno permesso di prevedere il tempo di arrivo di ogni impulso a un 100 milionesimo di secondo.
Oltre che per questa frequenza inattesa, PSR J0941-4046 è unica in quanto risiede nel “cimitero” delle stelle di neutroni. Questa è una regione dello spazio in cui non ci aspettiamo di rilevare alcuna emissione radio, poiché è teorizzato che le stelle di neutroni di questa zona siano alla fine del loro ciclo di vita e quindi non attive (o meno attive).
PSR J0941-4046 sfida la nostra comprensione di come nascono ed evolvono le stelle di neutroni.
Inoltre, sembra produrre almeno sette forme di impulso nettamente diverse, mentre la maggior parte delle stelle di neutroni non mostra tale varietà. Questa diversità nella forma dell’impulso, e anche nell’intensità dell’impulso, è probabilmente correlata al meccanismo di emissione fisica dell’oggetto.
Un particolare tipo di impulso mostra una struttura fortemente “quasi periodica“, il che suggerisce che un qualche tipo di oscillazione sta guidando l’emissione radio. Questi impulsi possono fornirci preziose informazioni sul funzionamento interno del PSR J0941-4046.
Questi impulsi quasi periodici hanno una certa somiglianza con gli enigmatici lampi radio veloci, che sono brevi lampi radio ancora di origine sconosciuta. Tuttavia, non è ancora chiaro se PSR J0941-4046 emetta il tipo di energie osservate nei lampi radio veloci. Se scopriremo che lo fa, allora potrebbe essere che PSR J0941-4046 sia una “magnetar a periodo ultra lungo“.
Le magnetar sono stelle di neutroni con campi magnetici molto potenti, di cui solo una manciata è nota per emettere nella parte radio dello spettro. Anche se dobbiamo ancora identificare effettivamente una magnetar a periodo ultra lungo, si teorizza che siano una possibile fonte di lampi radio veloci.
Brevi incontri
Non è chiaro da quanto tempo PSR J0941-4046 sia attivo ed emetta nello spettro radio, poiché le indagini radio in genere non effettuano ricerche per periodi così lunghi.
Non sappiamo quante di queste sorgenti potrebbero esistere nella galassia. Inoltre, possiamo rilevare le emissioni radio da PSR J0941-4046 solo per lo 0,5 percento del suo periodo di rotazione, quindi è visibile solo per una frazione di secondo. È già molto essere stati in grado di individuarlo.
Il rilevamento di fonti simili è impegnativo, il che implica che potrebbe esserci una popolazione non rilevata più ampia in attesa di essere scoperta. La nostra scoperta si aggiunge anche alla possibilità di una nuova classe di transitori radio: la stella di neutroni a periodo ultra lungo.
Le future ricerche di oggetti simili saranno vitali per la nostra comprensione della popolazione di stelle di neutroni.
Manisha Caleb, Docente, Università di Sydney.
