La pulsar delle Vele sta confondendo gli astronomi – video

Le pulsar sono stelle note per la regolarità e la stabilità delle loro emissioni. Sono stelle di neutroni in rapida rotazione che emettono onde radio con impulsi che si verificano ad intervalli così costanti che gli astronomi le usano come una sorta di orologio cosmico.

Una di queste pulsar, però, la pulsar delle Vele (o Vela pulsar) recentemente ha emesso getti di raggi gamma dotati di un’enorme energia. In pratica, gli astronomi si sono ritrovati, senza sapersi spiegare perché, con una pulsar che ha cominciato ad emettere i fotoni più energetici mai osservati, con energie superiori a 20 teraelettronvolt.

Un articolo pubblicato su Nature Astronomy descrive l’esplosione di raggi gamma emanata dalla pulsar delle Vele.

Lo strano comportamento della pulsar delle Vele

La Pulsar delle Vele (PSR B0833-45 o PSR J0835-4510) è una pulsar sorgente di onde radio, luce visibile e raggi X associata con la Nebulosa delle Vele, nella costellazione delle Vele. L’associazione tra i due oggetti è stata provata nel 1968 dagli astronomi dell’Università di Sydney, quando fu osservato che le supernovae formano stelle di neutroni.

Questa pulsar ha un periodo di 89 millisecondi (il più breve all’epoca della sua scoperta) e i resti della supernova che l’ha generata si è stimato che si muovano alla velocità di 1.200 km/s per cui l’esplosione della supernova di tipo II che l’ha generata risale a circa 11.000 – 12.300 anni fa. È la terza componente ottica più luminosa tra tutte le pulsar conosciute, essendo di magnitudine apparente 23,6.

I raggi gamma emessi dalla pulsar delle vele, o Vela pulsar, sono stati rilevati dal sistema stereoscopico ad alta energia (HESS). In realtà, in passato sono già state osservate emissioni di raggi gamma dalle pulsar, quindi non è questa, in sé, la cosa che sorprende.

Le stelle di neutroni hanno campi magnetici tremendamente forti e quando particelle cariche vengono intrappolate in quei campi possono essere accelerate fino a una grande frazione della velocità della luce, il che le fa emettere luce.

Grafica raffigurante scenari in cui le particelle accelerate potrebbero creare raggi gamma ad alta energia
Scenari in cui le particelle accelerate potrebbero creare raggi gamma ad alta energia. (Collaborazione HESS)

I campi magnetici sono più forti ai poli magnetici delle stelle di neutroni, motivo per cui spesso emettono potenti fasci di luce radio. Quando questi raggi, o coni di luce, a causa della rotazione della stella di neutroni, attraversano il nostro punto di vista vediamo gli impulsi regolari di luce che ci hanno permesso di caratterizzare le pulsar.

Nel caso della pulsar delle Vele, però, i raggi gamma emessi sono più intensi di quanto si ritiene possano produrre i campi magnetici delle stelle di neutroni. Il campo magnetico della pulsar delle Vele è intenso, ma questo da solo non basta a spiegare perché queste esplosioni di raggi gamma siano diventate all’improvviso così potenti.

A questo proposito, il team di astronomi che ha osservato la pulsar delle Vele ha notato che il cono di luce energetico di questa pulsar è insolitamente ampio. Questo potrebbe fornire un indizio su come vengono generate le particelle ad alta energia.

Un’ipotesi è che le particelle cariche vengano inizialmente accelerate in un cerchio molto più ampio e quando il campo magnetico le attira nel cono di luce sono già energizzate. Un’altra è che una combinazione di forti campi magnetici e un grosso flusso di vento stellare iperacceleri le particelle.

Per capire cosa sta succedendo saranno necessarie ulteriori ricerche ma questa scoperta mostra che l’interazione tra intensi campi magnetici e particelle cariche può avvenire in modi inaspettati e che i limiti superiori di energia previsti nei nostri modelli tradizionali non sono vincolanti.

Tutto questo potrebbe avere implicazioni anche per altri potenti campi magnetici, come quelli che si generano in prossimità dei buchi neri.

A proposito delle pulsar

Una pulsar, nome che stava originariamente per sorgente radio pulsante, è una stella di neutroni. Nelle prime fasi della sua formazione, in cui ruota molto velocemente, la sua radiazione elettromagnetica in coni ristretti è osservata come impulsi emessi ad intervalli estremamente regolari. Nel caso di pulsar ordinarie, la loro massa è comparabile a quella del Sole, ma è compressa in un raggio di una decina di chilometri, quindi la loro densità è enorme. Il fascio di onde radio emesso dalla stella è causato dall’azione combinata del campo magnetico e della rotazione.

Le pulsar si formano quando una stella esplode come supernova II, mentre le sue regioni interne collassano in una stella di neutroni congelando ed ingigantendo il campo magnetico originario. La velocità di rotazione alla superficie di una pulsar è variabile e dipende dal numero di rotazioni al secondo sul proprio asse e dal suo raggio. Nel caso di pulsar con emissioni a frequenze del kHz, la velocità superficiale può arrivare ad essere una frazione significativa della velocità della luce, a velocità di 70000 km/s.

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