La pulsar transformer

Una pulsar davvero insolita è stata scoperta dal telescopio spaziale FERMI. Si tratta di un oggetto compatto, una stella di neutroni di una decina di km di raggio, pulsante con un periodo di 1,7 millisecondi, quindi con una rotazione su sè stessa vertiginosa. Si chiama PSR J1023+0038 e appartiene a un sistema binario: orbita insieme con una stella di tipo solare attorno al comune centro di massa con un periodo di 4,8 ore. Perché transformer? Perché i suoi impulsi radio cessano quando il sistema emette dei violenti impulsi gamma. Sembra che, quando la pulsar col suo intenso campo gravitazionale strappa della materia alla stella compagna, questa materia precipita spiraleggiando verso la pulsar riscaldandosi tanto da emettere l’impulso gamma che “oscura” gli impulsi radio.

Ricostruzione del sistema binario con i due stati: emissione radio (in alto) e impulso gamma (in basso): Crediti: NASA's Goddard Space Flight Center

Ricostruzione del sistema binario con i due stati: emissione radio (in alto) e impulso gamma (in basso): Crediti: NASA’s Goddard Space Flight Center

È la prima volta che si osserva un simile fenomeno e la cause sono sotto attenta indagine da parte degli astrofisici. L’oggetto si trova a 4.400 anni luce da noi nella costellazione meridionale del Sestante. Per saperne di più: NASA | Fermi Catches a ‘Transformer’ Pulsar.

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Una stella di diamante

Ecco la prima stella di diamante, ma toglietevi dalla testa l’idea di andarla a prendere. Si tratta infatti di una nana bianca, di dimensioni simili alla Terra, orbitante attorno ad una pulsar nota come PSR J2222-0137, pericolosa per le intense emissioni di raggi X. Perché si pensa che sia di diamante ? Perché è la più fredda nana bianca conosciuta, con una temperatura interna stimata in 4892° gradi, 5000 volte più fredda del nostro Sole, una temperatura per la quale il carbonio che compone la stella potrebbe già aver in parte cristallizzato in diamante. Questa stella peculiare si trova a 900 anni luce da noi nella costellazione dell’Acquario.

La stella di diamante accanto alla piccola pulsar. Crediti: B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)

La stella di diamante accanto alla piccola pulsar. Crediti: B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)

Si aggiunge alla superterra orbitante attorno alla stella 55 Cancri, un pianeta che probabilmente è costituito in gran parte da diamante. Per saperne di più: Cold Dead Star May Be a Giant Diamond

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Risolto il mistero dell’origine delle Magnetar?

Le magnetar sono stelle di neutroni superdense e dotate di un intensissimo campo manetico, milioni di volte più intenso dei maggiori campi magnetici generati sulla Terra. L’origine di questi strani oggetti è ignota sin dalla loro scoperta, avvenuta 35 anni fa. Ma forse la chiave per risolvere il mistero è stata trovata. Una di queste si trova nell’ammasso stellare Westerlund 1, a circa 16.000 anni luce da noi. Ora gli astronomi dell’ESO hanno dimostrato che si è formata in un sistema binario con un processo che sembra determinante per l’insorgere di un campo magnetico così intenso.  Così sarebbe avvenuta la nascita:

1)   la stella più massiccia della coppia (40 masse solari), nella fase in cui si espande come gigante rossa,  cede materia alla compagna, destinata a diventare una magnetar, facendola ruotare sempre più velocemente. La rapida rotazione è l’ingrediente essenziale per generare l’intenso campo magnetico.

2)   La futura magnetar diventa così massiccia e veloce che inizia a sua volta perdere massa, di cui una parte ritorna alla compagna che si arricchisce di carbonio e altri elementi.

3)   La stella dalla rotazione veloce collassa generando al magnetar e scaglia via la compagna.

Ricostruzione artistica di una magnetar. Crediti: ESO, L.Calcada

Ricostruzione artistica di una magnetar. Crediti: ESO, L.Calcada

La stella in fuga è stata trovata, si chiama Westerlund 1-5 e, per velocità, contenuto di carbonio e posizione ha tutte le caratteristiche per essere stata protagonista di questa storia. Sembra che essere una delle due componenti di un sistema doppio sia dunque un ingrediente essenziale nella ricetta delle magnetar. La rotazione rapida creata dal trasferimento di massa tra le due stelle sembra necessaria per generare il campo magnetico ultra-forte e quindi un secondo trasferimento di massa permette alla futura magnetar di dimagrire sufficientemente da non collassare più in un buco nero nel momento della propria morte.  Per saperne di più: Risolto il mistero della formazione delle magnetar?

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Stelle di quark ?

È noto che, quando una stella molto massiccia esaurisce il proprio combustibile nucleare, non potendo più contrastare la propria gravità, collassa su sé stessa dando luogo ad una violenta esplosione di supernova e lasciando parte significativa della propria massa in un oggetto compatto e densissimo, fatto per lo più di neutroni. Nasce quell’oggetto strano e alieno chiamato stella di neutroni. Ma, per chi volesse qualcosa di ancora più strano, pare che ci sia il prodotto giusto: le stelle di quark.  Infatti i neutroni sono fatti di quark e, in linea di principio, una stella di neutroni abbastanza densa potrebbe essere sottoposta ad un ulteriore passaggio esplosivo generando un oggetto ancora più denso fatto di quark. Sarebbe importante studiarne qualcuno perché offrirebbe importanti indizi sul comportamento della materia ad altissima densità. Rachid Ouyed dell’Università di Calgary in Alberta, in Canada, e colleghi dicono che la miglior prova della nascita di stelle di quark proviene dalle esplosioni stellari SN 2009ip e SN 2010mc. Entrambe presentavano due picchi di luminosità, insoliti per le supernovae. La più intrigante, SN 2009ip è stata chiamata supernova impostore perché lampeggiò periodicamente, prima di esplodere violentemente in un doppio picco.

A parità di massa, una stella di quark è ancora più densa di una stella di neutroni.

A parità di massa, una stella di quark è ancora più densa di una stella di neutroni.

Ouyed e colleghi ritengono che il primo picco di entrambi gli eventi sia stato una supernova normale con collasso del nucleo in una stella di neutroni, mentre il successivo picco sia stato il secondo assestamento che ha generato la stella di quark. Per saperne di più: Double blasts may have birthed exotic quark stars

 

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Primo spettacolare risultato di SRT: conferma la scoperta di una Magnetar

Il Sardinia Radio Telescope ottiene il suo primo spettacolare risultato nella caccia alle pulsar.  si tratta della magnetar PSR J1745-2900, scoperta inizialmente dal satellite Swift, ma necessitante di una conferma. Le magnetar sono una sottoclasse di stelle di neutroni con campo magnetico 100 volte superiore a quello tipico di questi oggetti. Si trova nella direzione della radiosorgente Sagittario A, il buco nero centrale della Via Lattea attorno al quale molto probabilmente orbita. “Si è trattato” – spiega Nichi D’Amico, Direttore del progetto SRT – “di un formidabile gioco di squadra fra chi si è offerto di andare a fare le osservazioni all’alba, in una situazione logistica ancora non perfettamente adeguata, e fra chi ha avuto la pazienza di effettuare alcune operazioni di filtraggio sui dati, necessarie per mettere in evidenza senza alcun dubbio il segnale che stavamo cercando.”

Il Sardinia Radio Telescope, con un paraboloide del diametro di 64 metri. Foto di G.N.Cabizza.

Il Sardinia Radio Telescope, con un paraboloide del diametro di 64 metri. Foto di G.N.Cabizza.

Nei giorni scorsi la pulsar era stata seguita da altri due radiotelescopi (Parkes e Gree Bank) ma il segnale non appariva sufficientemente pulito. Le osservazioni del Sardina Radio Telescope invece mostrano un segnale molto netto e con un ottimo rapporto segnale/rumore. Il risultato è importante perché l’SRT è ancora i fase di test e non pienamente operativo, ma lo strumento dimostra bene tutte le sue potenzialità. Per saperne di più: Battesimo con magnetar per SRT

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Ancora una conferma della Relatività Generale

Dunque Einstein ha ancora ragione, le onde gravitazionali esistono. Ancora non riusciamo ad osservarle, ma osserviamo come i sistemi stellari più estremi perdono energia a causa di esse.  Uno di questi sistemi stellari estremi è PSR J0348+0432, costituito da una stella di neutroni, detta anche pulsar, insolitamente pesante (due volte più del Sole), che ruota su sé stessa 25 volte al secondo e ha un diametro di soli 20 km, e da una nana bianca. Quest’ultima ha un raggio di 45.000 km, appena il 6% del raggio del Sole e una massa di circa 0,17 masse solari. Si tratta di una coppia molto stretta, i due oggetti sono separati da appena 800.000 km, con un periodo orbitale di appena 2,46 ore.

Una ricostruzione del sistema binario, la nana bianca e la pulsar in orbita strettissima. Crediti:ESO/L. Calçada

Una ricostruzione del sistema binario, la nana bianca e la pulsar in orbita strettissima. Crediti:ESO/L. Calçada

Il campo gravitazionale della pulsar è 300 miliardi di volte più intenso di quello terrestre, una condizione estrema. La Relatività Generale prevede che sistemi di questa natura perdano energia attraverso l’emissione di onde gravitazionali. Ebbene, si è misurataal telescopio VLT dell’ESO,  una diminuzione del periodo orbitale di 8,6 microsecondi all’anno e questa diminuzione è in accordo con la prevista perdita di energia. Per saperne di più: Una conferma estrema per la relatività generale

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Una stella nana bianca da primato

È stata chiamata Dizzy, questa davvero insolita nana bianca, che ruota su sé stessa in soli 13,2 secondi, roba da capogiro. Nessun’altra stella nana presenta un periodo tanto breve. Ma non è il solo record che Dizzy vanta. Infatti, nella sua classe di stelle, è la più densa conosciuta: la sua massa è superiore a quella del nostro Sole, ma è racchiusa in un volume inferiore a quello di Marte!

Non si sa perché la stella si trovi in questo stato, ma è possibile che sia destinata ad una fine violenta e differente rispetto rispetto a quanto finora noto sulle esplosioni stellari. Le nane bianche costituiscono lo stato finale dell’evoluzione delle stelle di tipo solare, la cui massa collassa in un oggetto compatto e denso delle dimensioni della Terra. Quest’ultima, ufficialmente catalogata come RX J0648.0-4418, è la più densa la nana bianca conosciuta,  che, come si è detto, racchiude la sua massa in una palla delle dimensioni di Marte. Ad oggi, la nana bianca più veloce era AE Aquarii, con un periodo di rotazione di 33 secondi, mentre il periodo di Dizzy è circa tre volte più breve.  Con un simile periodo di rotazione la Terra si disintegrerebbe scagliando montagne, oceani, mantello e nucleo nello spazio. Se fosse stata una nana bianca di mezza massa solare, sarebbe stata anch’essa sulla soglia della disintegrazione, ma essendo così straordinariamente densa, con una gravità oltre un milione di volte più intensa di quella della Terra, riesce a resistere alla violenta e pazza rotazione.

La materia che cade spiraleggiando può accelerare la rotazione della nana bianca.Crediti: Francesco Mereghetti, NASA, ESA and T.M. Brown<br /><p class=" src="http://blog.planetariounionesarda.it/wp-content/uploads/2013/03/HD_497981r3.jpg" width="800" height="800" /> La materia che cade spiraleggiando può accelerare la rotazione della nana bianca.
Crediti: Francesco Mereghetti, NASA, ESA and T.M. Brown

È possibile che nel suo precedente stato di stella ordinaria Dizzy avesse già una velocità rotazionale molto elevata, come nel caso della stella Altair, ben visibile nella costellazione dell’Aquila,  si ritiene però che la causa vera sia un’altra. Infatti la nana bianca ha una compagna, una gigante rossa che si è espansa alcune centinaia di migliaia di anni fa. I suoi strati esterni sono poi stati catturati da Dizzy e la ricaduta obliqua di questa materia avrebbe impresso una accelerazione alla rotazione della stella compatta. La gigante rossa, chiamata HD 49798, in futuro subirà una nuova espansione, ma questa seconda volta l’esito sarà particolarmente catastrofico. Infatti Dizzy catturerà grandi quantità di materia e raggiungerà una massa critica che la porterà ad una esplosione molto violenta, generando una supernova di tipo Ia straordinariamente potente. Quando ciò accadrà diventerà tanto luminosa che, malgrado la distanza, splenderà nel nostro cielo come la Luna piena. Al suo posto resterà un oggetto molto più compatto ed esotico, una stella di neutroni di una ventina di km di diametro, ruotante alla pazzesca velocità di migliaia di giri al secondo e che ci manderà un segnale pulsante, sincrono con la sua rotazione: sarà nata una nuova pulsar, una stella pulsante. Per saperne di più: Dizzy dwarf star will spin itself to death

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