Quando la coppia sprizza raggi gamma

Rappresentazione artistica di un sistema binario formato da una pulsar e una compagna gigante. Crediti: Nasa/Goddard Space Flight Center

Ci sono voluti tredici anni per capire che tipo di sorgente fosse, e altri due perché si accendesse come un albero di Natale nei raggi gamma, ma oggi abbiamo la conferma: il sistema indicato con la sigla Psr J2032+412 è composto da una stella di neutroni altamente magnetizzata e da una compagna massiccia. Il risultato è stato ottenuto grazie a una campagna di osservazioni congiunte che ha visto impegnati i telescopi Magic a La Palma e Veritas in Arizona, ed è stato appena pubblicato su Astrophysical Journal Letters.

I sistemi binari che emettono raggi gamma sono oggetti celesti abbastanza rari. Per osservarne uno dobbiamo imbatterci in una coppia di stelle formata da un corpo molto compatto, come una stella di neutroni o un buco nero – in entrambi i casi il prodotto finale dell’evoluzione di una stella massiccia – e da una compagna di grossa taglia che sta attraversando la fase stabile della sua vita. È questo il caso del sistema formato da Psr J2032+412 e Mt91 213, rispettivamente una pulsar, ovvero una stella di neutroni rotante con un intenso campo magnetico, e una stella di grande massa. Quando una coppia di stelle emette raggi gamma ad altissima energia non è sempre facile individuare la natura della componente compatta. In questo caso ci sono voluti tredici anni.

I primi indizi che in quella porzione di cielo ci fosse una sorgente ad alte energie sono arrivate nel 2002, ma la corretta interpretazione dell’emissione nei raggi gamma è arrivata solo nel 2008, quando il satellite Fermi ha puntato il suo Large Area Telescope in quella direzione, individuando la presenza di una pulsar fortemente magnetizzata. Un’ulteriore sorpresa è arrivata nel 2015, quando gli scienziati hanno scoperto che questa pulsar ha anche una compagna. Grazie a una serie di osservazioni è stato possibile determinare che la pulsar impiega circa 50 anni a compiere un giro completo attorno alla sua compagna, e che il momento di massimo avvicinamento tra le due sarebbe avvenuto di lì a poco, verso la fine del 2017.

I telescopi Magic (sopra) e Veritas (sotto). Crediti: Wikimedia Commons

A questo punto la comunità scientifica si è messa in allerta, preparando un’estesa campagna di osservazioni nei raggi gamma. Per fare questo sono stati coinvolti due osservatori terrestri che riescono a captare i segnali luminosi prodotti dall’impatto con l’atmosfera della luce altamente energetica: la rete di telescopi Magic a La Palma, alle isole Canarie, e Veritas, in Arizona.

«Ci aspettavamo che un sistema di questo tipo emettesse raggi gamma ad altissima energia durante l’incontro ravvicinato con la compagna, e non potevamo perderci questa occasione», spiega Alicia López Oramas, ricercatrice all’Instituto de Astrofísica de Canarias e una delle principali autrici dello studio.

Già nel corso del 2016 i due osservatori hanno iniziato a monitorare il sistema di stelle, trovando però solo un’emissione debole. «Quello che abbiamo visto è molto probabilmente una nebulosa, ciò che resta di un’antica esplosione di supernova, attualmente alimentato dalla pulsar», dice Ralph Bird, ricercatore all’Università della California e coautore dell’articolo. «L’emissione del 2016 era talmente debole che poteva essere rivelata solo dopo 50 ore di osservazioni».

L’attenzione dei ricercatori ha iniziato ad accendersi a settembre del 2017, un paio di mesi prima del previsto avvicinamento tra le due stelle. In quei giorni gli astronomi hanno notato un sensibile aumento nell’emissione da parte della sorgente. «Il flusso di raggi gamma ha raddoppiato il suo valore», ricorda Tyler Williamson, dell’Università del Delaware, che ha partecipato allo studio. «Durante la fase di massimo avvicinamento tra la stella e la pulsar, il flusso è aumentato di 10 volte in una sola notte», aggiunge Jamie Holder, sempre dall’Università del Delaware.

«Questa osservazione apre di fatto una nuova finestra sullo studio dello stadio finale delle stelle nella nostra galassia», dice Angelo Antonelli, responsabile Inaf presso la collaborazione internazionale Magic. «L’aver osservato con Magic e Veritas questa sorgente è estremamente incoraggiante per poter avviare uno studio sistematico di tutte le sorgenti dello stesso tipo con il Cherenkov Telescope Array che rappresenta l’immediato futuro di questo tipo di osservatorio».

Il Cherenkov Telescope Array (Cta) è la nuova generazione di osservatori Cherenkov, come Magic e Veritas, ovvero telescopi che sono in grado di raccogliere informazione luminosa su sorgenti alle altissime energie studiando gli effetti del passaggio in atmosfera dei raggi gamma provenienti dal cosmo. Cta ha da poco inaugurato il prototipo di quello che diventerà il suo primo Large Sized Telescope (Lst-1), presso l’Observatorio del Roque de Los Muchachos a La Palma.

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Fonte: Quando la coppia sprizza raggi gamma

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