Le pulsar sono i corpi in rapida rotazione di stelle massicce. Uno di questi misteri: perché le pulsar hanno hotspot da un milione di gradi attorno ai loro poli? Nuovi dati dall'osservatorio XMM-Newton a raggi X dell'ESA hanno messo in dubbio la teoria secondo cui le particelle cariche si scontrano con la superficie della pulsar ai suoi poli. XMM-Newton non è riuscito a vedere le emissioni di raggi X in diverse vecchie pulsar che avrebbero dovuto essere molto luminose se le particelle si scontrassero continuamente.
La super sensibilità dell'osservatorio di raggi X XMM-Newton dell'ESA ha dimostrato che la teoria prevalente di come i cadaveri stellari, noti come pulsar, generino i loro raggi X devono essere rivisti. In particolare, l'energia necessaria per generare i punti polari di milioni di gradi visti su stelle di neutroni di raffreddamento può provenire prevalentemente dall'interno della pulsar, non dall'esterno.
Trentanove anni fa, gli astronomi di Cambridge Jocelyn Bell-Burnell e Anthony Hewish hanno scoperto le pulsar. Questi oggetti celesti sono i nuclei rotanti fortemente magnetizzati di stelle morte, ognuna larga appena 20 chilometri ma contenente circa 1,4 volte la massa del Sole. Ancora oggi, sconcertano gli astronomi di tutto il mondo.
"La teoria di come le pulsar emettono le loro radiazioni è ancora agli inizi, anche dopo quasi quarant'anni di lavoro", afferma Werner Becker, Max-Planck Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Germania. Esistono molti modelli ma nessuna teoria accettata. Ora, grazie alle nuove osservazioni XMM-Newton, Becker e colleghi potrebbero aver trovato un pezzo cruciale del puzzle che aiuterà i teorici a spiegare perché le stelle di neutroni raffreddanti hanno punti caldi nelle loro regioni polari.
Le stelle di neutroni si formano con temperature di oltre un miliardo (1012 K) gradi durante il crollo di stelle massicce. Non appena nati iniziano a raffreddarsi. Il modo in cui si raffreddano deve dipendere dalle proprietà fisiche della materia superdensa al loro interno.
Le osservazioni con precedenti satelliti a raggi X hanno mostrato che i raggi X provenienti da stelle di neutroni di raffreddamento provengono da tre regioni della pulsar. Innanzitutto, l'intera superficie è così calda che emette raggi X. In secondo luogo, ci sono particelle cariche nei dintorni magnetici della pulsar che emettono anche raggi X mentre si muovono verso l'esterno, lungo le linee del campo magnetico. In terzo luogo, e soprattutto per quest'ultima indagine, le pulsar più giovani mostrano hotspot a raggi X ai loro poli.
Fino ad ora, gli astronomi credevano che gli hotspot fossero prodotti quando le particelle cariche si scontrano con la superficie della pulsar ai poli. Tuttavia, gli ultimi risultati XMM-Newton hanno messo in dubbio questa visione.
XMM-Newton ha acquisito viste dettagliate dell'emissione di raggi X da cinque pulsar, ognuna delle quali risaliva a diversi milioni di anni fa. “Nessun altro satellite a raggi X può fare questo lavoro. Solo XMM-Newton è in grado di osservare i dettagli della loro emissione di raggi X ", afferma Becker. Lui e i suoi collaboratori non hanno trovato prove di emissione superficiale, né di punti polari, sebbene abbiano visto l'emissione dalle particelle che si muovono verso l'esterno.
La mancanza di emissione superficiale non è una sorpresa. Nei diversi milioni di anni dalla loro nascita, queste pulsar si sono raffreddate da miliardi di gradi a molto meno di 500.000 gradi Celsius, il che significa che la loro emissione di raggi X su tutta la superficie è sbiadita dalla vista.
Tuttavia, la mancanza di hotspot polari nelle vecchie pulsar è una grande sorpresa e dimostra che il riscaldamento delle regioni della superficie polare mediante bombardamento di particelle non è abbastanza efficiente da produrre un significativo componente di raggi X termici. "Nel caso della pulsar PSR B1929 + 10 vecchia di tre milioni di anni, il contributo di qualsiasi regione polare riscaldata è inferiore al sette percento del flusso totale di raggi X rilevato", afferma Becker.
Sembra che la visione convenzionale non sia l'unico modo per esaminare il problema. Una teoria alternativa è che il calore intrappolato nella pulsar sin dalla sua nascita sarà guidato ai poli dall'intenso campo magnetico all'interno della pulsar. Questo perché il calore viene trasportato su elettroni, che sono caricati elettricamente e quindi saranno diretti da campi magnetici.
Ciò significa che i punti caldi polari nelle pulsar più giovani sono prodotti principalmente dal calore all'interno della pulsar, piuttosto che dalla collisione di particelle dall'esterno della pulsar. Svaniranno quindi alla vista allo stesso modo dell'emissione su tutta la superficie. "Questo punto di vista è ancora in discussione ma è molto supportato dalle nuove osservazioni XMM-Newton", afferma Becker.
A quasi quarant'anni dalla scoperta delle pulsar, sembra che le vecchie pulsar abbiano ancora nuovi trucchi per insegnare agli astronomi.
Fonte originale: comunicato stampa ESA
