Quando le stelle enormi raggiungono la fine del loro ciclo di vita, esplodono in un'enorme supernova e gettano via gran parte del loro materiale. Ciò che resta è una "pulsar milliscond", una stella di neutroni super densa e altamente magnetizzata che gira rapidamente ed emette raggi di radiazione elettromagnetica. Alla fine, queste stelle perdono la loro energia di rotazione e iniziano a rallentare, ma possono accelerare di nuovo con l'aiuto di un compagno.
Secondo un recente studio, un team internazionale di scienziati ha assistito a questo raro evento osservando una pulsar ultra lenta situata nella vicina galassia di Andromeda (XB091D). I risultati del loro studio hanno indicato che questa pulsar ha accelerato negli ultimi un milione di anni, il che è probabilmente il risultato di un compagno catturato che da allora sta ripristinando la sua rapida velocità di rotazione.
In genere, quando una pulsar si accoppia con una stella normale, il risultato è un sistema binario costituito da una pulsar e una nana bianca. Ciò si verifica dopo che la pulsar ha rimosso gli strati esterni di una stella, trasformandola in una nana bianca. Il materiale di questi strati esterni forma quindi un disco di accrescimento attorno alla pulsar, che crea un "punto caldo" che si irradia brillantemente nello spettro dei raggi X e dove le temperature possono raggiungere i milioni di gradi.
Il team era guidato da Ivan Zolotukhin dell'Istituto astronomico di Sternberg presso l'Università statale di Mosca Lomonosov (MSU) e comprendeva astronomi dell'Università di Tolosa, l'Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) e l'Osservatorio Astrofisico Smithsonian. I risultati dello studio sono stati pubblicati in Il diario astrofisico sotto il titolo "La pulsar a raggi X con rotazione più lenta in un cluster globulare extragalattico".
Come affermano nel loro documento, il rilevamento di questa pulsar è stato reso possibile grazie ai dati raccolti dall'osservatorio spaziale XMM-Newton dal 2000-2013. In questo momento, XMM-Newton ha raccolto informazioni su circa 50 miliardi di fotoni a raggi X, che sono stati combinati dagli astronomi della MSU Lomosov in un database online aperto.
Questo database ha permesso agli astronomi di dare un'occhiata più da vicino a molti oggetti precedentemente scoperti. Ciò include XB091D, una pulsar con un periodo di secondi (alias una "seconda pulsar") situata in uno dei più antichi ammassi stellari globulari nella galassia di Andromeda. Tuttavia, trovare le foto dei raggi X che avrebbero permesso loro di caratterizzare XB091D non è stato un compito facile. Come ha spiegato Ivan Zolotukhin in un comunicato stampa MSU:
“I rilevatori su XMM-Newton rilevano un solo fotone da questa pulsar ogni cinque secondi. Pertanto, la ricerca di pulsar tra i numerosi dati XMM-Newton può essere paragonata alla ricerca di un ago in un pagliaio. In effetti, per questa scoperta abbiamo dovuto creare strumenti matematici completamente nuovi che ci permettessero di cercare ed estrarre il segnale periodico. Teoricamente, ci sono molte applicazioni per questo metodo, comprese quelle al di fuori dell'astronomia. "
Sulla base di un totale di 38 osservazioni XMM-Newton, il team ha concluso che questa pulsar (che all'epoca era l'unica pulsar conosciuta al di fuori della nostra galassia), si trova nelle prime fasi del "ringiovanimento". In breve, le loro osservazioni hanno indicato che la pulsar ha iniziato ad accelerare meno di 1 milione di anni fa. Questa conclusione si basava sul fatto che XB091D è la pulsar a grappolo globulare a rotazione più lenta finora scoperta.
La stella di neutroni completa un giro in 1,2 secondi, che è oltre 10 volte più lento del precedente detentore del record. Dai dati osservati, sono stati anche in grado di caratterizzare l'ambiente attorno a XB091D. Ad esempio, hanno scoperto che la pulsar e la sua coppia binaria si trovano in un ammasso globulare estremamente denso (B091D) nella galassia di Andromeda - a circa 2,5 milioni di anni luce di distanza.
Si stima che questo ammasso abbia 12 miliardi di anni e contenga milioni di vecchie stelle deboli. Il suo compagno, nel frattempo, è una stella di massa solare di 0,8 e il sistema binario stesso ha un periodo di rotazione di 30,5 ore. E in circa 50.000 anni, stimano, la pulsar accelera sufficientemente per avere ancora una volta un periodo di rotazione misurato in millisecondi, ovvero una pulsar di millisecondi.
È interessante notare che la posizione di XB910D in questa vasta regione di stelle ad altissima densità è ciò che le ha permesso di catturare un compagno circa 1 milione di anni fa e iniziare il processo di "ringiovanimento" in primo luogo. Come ha spiegato Zolotukhin:
“Nella nostra galassia, non si osservano tali pulsar a raggi X così lente in 150 ammassi globulari noti, perché i loro nuclei non sono abbastanza grandi e densi da formare stelle binarie vicine a una velocità sufficientemente elevata. Ciò indica che il nucleo del cluster B091D, con una composizione estremamente densa di stelle nell'XB091D, è molto più grande di quello del solito cluster. Quindi abbiamo a che fare con un oggetto grande e piuttosto raro, con un residuo denso di una piccola galassia che una volta divorava la galassia di Andromeda. La densità delle stelle qui, in una regione di circa 2,5 anni luce di diametro, è circa 10 milioni di volte superiore a quella in prossimità del Sole. "
Grazie a questo studio e agli strumenti matematici sviluppati dal team per trovarlo, gli astronomi saranno probabilmente in grado di rivisitare molti oggetti precedentemente scoperti nei prossimi anni. All'interno di questi enormi set di dati, potrebbero esserci molti esempi di rari eventi astronomici, che aspettano solo di essere testimoni e adeguatamente caratterizzati.
Ulteriori letture: The Astrophysical Journal, Università statale di Mosca Lomonosov
