Con una straordinaria campagna osservativa che ha coinvolto 12 telescopi sia da terra che dallo spazio, tra cui tre strutture dell’ESO (l’Osservatorio Europeo Australe), alcuni astronomi hanno svelato lo strano comportamento di una pulsar, una stella morta che ruota molto velocemente. Questo oggetto misterioso alterna quasi costantemente tra due stati di luminosità, un fatto che finora era un enigma. Gli astronomi hanno ora scoperto che responsabili di questi cambiamenti particolari sono improvvise espulsioni di materia dalla pulsar in periodi molto brevi.
“Siamo stati testimoni di straordinari eventi cosmici in cui enormi quantità di materia, simili a palle di cannone cosmiche, vengono lanciate nello spazio in un arco di tempo brevissimo, decine di secondi, da un oggetto celeste piccolo e denso che ruota a velocità incredibilmente elevate”, afferma Maria Cristina Baglio, ricercatrice presso la New York University Abu Dhabi, affiliata all’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), e autrice principale dell’articolo pubblicato oggi su Astronomy & Astrophysics.
La pulsar è una stella morta, magnetica e in rapida rotazione che lancia nello spazio un fascio di radiazione elettromagnetica. Mentre ruota, questo fascio attraversa il cosmo – proprio come i raggi di un faro scansionano l’ambiente circostante – e viene rilevato dagli astronomi mentre interseca la linea di vista verso la Terra. Ciò fa sì che la luminosità della stella sembri pulsare, quando vista dal nostro pianeta.
PSR J1023+0038, o J1023 in breve, è un tipo speciale di pulsar dal comportamento bizzarro. Situata a circa 4500 anni luce di distanza dalla Terra, nella costellazione del Sestante, orbita molto vicino a un’altra stella. Negli ultimi dieci anni, la pulsar ha attivamente estratto da questa compagna della materia, che si accumula in un disco intorno alla pulsar e cade lentamente verso di essa.
Da quando è iniziato questo processo di accumulo di materia, il fascio di radiazione è praticamente scomparso e la pulsar ha iniziato a passare incessantemente tra due modalità. Nella modalità “alta”, la pulsar emette raggi X molto luminosi, luce ultravioletta e luce visibile, mentre nella modalità “bassa” è più debole a queste frequenze mentre emette maggiormente onde radio. La pulsar può rimanere in ciascuna modalità per diversi secondi o minuti, quindi passa all’altra modalità in pochi secondi. Questo comportamente ha finora lasciato molto perplessi gli astronomi.
“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“, aggiunge Francesco Coti Zelati, ricercatore presso l’Istituto di Scienze Spaziali di Barcellona, Spagna, e co-autore dello studio. La campagna comprendeva il VLT (Very Large Telescope) e l’NTT (New Technology Telescope) dell’ESO, che hanno rilevato la luce visibile e nel vicino infrarosso, nonché ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), di cui l’ESO è partner. Nel corso di due notti nel giugno 2021, si sono osservati nel sistema oltre 280 passaggi tra la modalità alta e quella bassa.
“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”, incalza Coti Zelati, anch’egli affiliato all’INAF
Nella modalità ‘bassa’, la materia che fluisce verso la pulsar viene espulsa in uno stretto getto perpendicolare al disco. A poco a poco, la materia si accumula sempre più vicino alla pulsar e, nel frattempo, viene colpita dal vento che soffia dalla stella pulsante, provocando il riscaldamento della materia. Il sistema è ora in modalità ‘alta’ e emette luce intensa nelle bande dei raggi X, della luce ultravioletta e della luce visibile. Alla fine, i pezzetti di questa materia calda vengono rimossi dalla pulsar tramite il getto. Con meno materia calda nel disco, il sistema diventa mano a mano più fioco, tornando alla modalità ‘bassa’.
Anche se questa scoperta ha svelato il mistero dello strano comportamento di J1023, gli astronomi hanno ancora molto da imparare dallo studio di questo sistema unico e i telescopi dell’ESO continueranno ad aiutare gli astronomi a osservare questa pulsar peculiare. In particolare, l’ELT (Extremely Large Telescope) dell’ESO, attualmente in costruzione in Cile, offrirà una veduta senza precedenti dei meccanismi di alternanza in J1023. “L’ELT ci consentirà di ottenere informazioni chiave su come l’abbondanza, la distribuzione, la dinamica e l’energetica della materia che cade verso la pulsar sono influenzate dall’alternanza di modalità”, conclude Sergio Campana, direttore di ricerca presso l’INAF – Osservatorio di Brera e co-autore dello studio.
