Quando una stella esaurisce il suo combustibile nucleare verso la fine della sua vita, subisce un collasso gravitazionale e perde i suoi strati esterni. Ciò si traduce in una magnifica esplosione nota come supernova, che può portare alla creazione di un buco nero, una pulsar o una nana bianca. E nonostante decenni di osservazione e ricerca, ci sono ancora molti scienziati che non conoscono questo fenomeno.
Fortunatamente, le osservazioni in corso e gli strumenti migliorati stanno portando a tutti i tipi di scoperte che offrono possibilità di nuove intuizioni. Ad esempio, un team di astronomi con il National Radio Astronomy Observatory (NRAO) e la NASA ha recentemente osservato una pulsar a "palla di cannone" che si allontana dalla supernova che si ritiene abbia creato. Questa scoperta sta già fornendo approfondimenti su come le pulsar possono acquisire velocità da una supernova.
La pulsar, che è designata PSR J0002 + 6216 (J0002), si trova a circa 6.500 anni luce dalla Terra. È stato originariamente scoperto nel 2017 da cittadini scienziati che lavoravano per un progetto chiamato [e-mail protetta], che si affida a volontari per analizzare i dati del NASA Fermi Gamma-ray Space Telescope (FGST). Finora questo progetto è stato responsabile della scoperta di 23 pulsar.
Tuttavia, è stata questa scoperta particolare che è stata particolarmente significativa. Sin dalla sua prima scoperta, un team guidato da Frank Schinzel del National Radio Astronomy Observatory (NRAO) ha condotto osservazioni radio di follow-up utilizzando la Very Large Array (VLA) di Karl G. Jansky nel New Mexico. Ciò ha dimostrato che la pulsar aveva una coda di particelle sconvolte ed energia magnetica che si estendeva per 13 anni luce dietro di essa.
Ancora più interessante è il fatto che questa coda puntava verso il centro di un residuo di supernova situato 53 anni luce dietro di esso (CTB 1). Questa coda è stata il risultato del rapido movimento della pulsar attraverso il gas interstellare, che ha provocato onde d'urto che producono energia magnetica e particelle accelerate sulla sua scia. Come ha spiegato Shinzel in un recente comunicato stampa della NASA:
“Grazie alla sua stretta coda simile a un dardo e ad un angolo di visione fortuito, possiamo rintracciare questa pulsar direttamente nella sua città natale. Ulteriori studi su questo oggetto ci aiuteranno a comprendere meglio come queste esplosioni sono in grado di "calciare" le stelle di neutroni a una velocità così elevata. "
Basandosi sui dati di Fermi, il team è stato in grado di misurare la velocità e la direzione in cui si muoveva la pulsar. Ciò è stato realizzato attraverso una tecnica nota come "timing pulsar", in cui i lampi di raggi gamma che si verificano ad ogni rotazione della pulsar (nel caso di J0002, 8,7 volte al secondo) vengono utilizzati per tracciare il movimento.
Da questo, il team ha determinato che J0002 stava viaggiando a una velocità di circa 1125 km / s (700 mps) o 4 milioni di km / h (2,5 milioni di mph). In passato, gli scienziati hanno osservato pulsar che viaggiano ad alta velocità, ma a una velocità media che era circa cinque volte più lenta - 240 km / s (150 mps). Come ha spiegato Dale Frail (un ricercatore dell'NRAO che faceva parte del team di scoperta):
"I detriti di esplosione nel residuo della supernova si sono originariamente espansi più velocemente del movimento della pulsar. Tuttavia, i detriti sono stati rallentati dal suo incontro con il materiale tenue nello spazio interstellare, quindi la pulsar è stata in grado di raggiungerlo e superarlo. ”
Il team ha anche determinato che la pulsar avrebbe finalmente raggiunto il guscio in espansione creato dalla supernova. Inizialmente, i detriti in espansione della supernova si sarebbero spostati verso l'esterno più velocemente di J0002, ma dopo circa 5000 mila anni, l'interazione della shell con il gas interstellare lo ha gradualmente rallentato. Per 10.000 anni, che è ciò che gli astronomi stanno vedendo ora, la pulsar era ben al di fuori del guscio.
Mentre gli astronomi sanno da tempo che le pulsar possono ottenere un calcio in velocità dalle esplosioni di supernova che le creano, rimangono poco chiare su come ciò accada. Una possibile spiegazione è che le instabilità nella stella che collassa potrebbero aver prodotto una densa regione della materia che si muove lentamente che ha iniziato a trascinare la stella di neutroni, accelerandola gradualmente dal centro dell'esplosione.
"Questa pulsar si sta muovendo abbastanza velocemente da sfuggire alla nostra Via Lattea", ha detto Frail. “Sono stati proposti numerosi meccanismi per produrre il calcio. Quello che vediamo in PSR J0002 + 6216 supporta l'idea che le instabilità idrodinamiche nell'esplosione della supernova sono responsabili dell'alta velocità di questa pulsar. ”
Guardando al futuro, il team ha in programma di condurre ulteriori osservazioni utilizzando il VLA, il Very Long Baseline Array (VLBA) della National Science Foundation e il Chandra X-ray Observatory della NASA. Si spera che questi follow-up forniranno ulteriori indizi su come questa pulsar abbia acquisito così tanta velocità, il che potrebbe fare molto per risolvere parte del mistero che circonda ancora le esplosioni di supernovae.
Questi risultati sono stati recentemente condivisi al 17 ° incontro della Divisione Astrofisica delle alte energie (HEAD) dell'American Astronomical Society, che si è tenuto dal 17 al 21 marzo a Monterey, in California. Sono anche oggetto di uno studio in fase di revisione per la pubblicazione nell'ultimo numero di The Astrophysical Journal Letters.
