Credito d'immagine: NASA
È possibile che la velocità di rotazione delle pulsar sia limitata dalle radiazioni gravitazionali in base ai nuovi dati raccolti dall'esploratore di temporizzazione a raggi X della NASA, un fenomeno previsto da Albert Einstein. Gli scienziati credono che quando una pulsar accelera, si appiattisce e le distorsioni nella sua forma le fanno emanare onde di gravità che le impediscono di ruotare così velocemente che si allontana.
Le radiazioni gravitazionali, increspature nel tessuto dello spazio previste da Albert Einstein, possono fungere da rinforzo del traffico cosmico, proteggendo le pulsioni spericolate dalla rotazione troppo rapida e dalla distruzione, secondo un rapporto pubblicato nel numero di Nature del 3 luglio.
Le pulsar, le stelle che ruotano più velocemente nell'Universo, sono i resti principali delle stelle esplose, contenenti la massa del nostro Sole compressa in una sfera di circa 10 miglia di diametro. Alcune pulsar ottengono velocità estraendo gas da una stella vicina, raggiungendo velocità di rotazione di quasi un giro per millisecondo, o quasi il 20 percento di velocità della luce. Queste pulsar “millisecondi” si separerebbero se guadagnassero molto più velocità.
Usando il Rossi X-ray Timing Explorer della NASA, gli scienziati hanno trovato un limite alla velocità con cui una pulsar gira e ipotizzano che la causa sia la radiazione gravitazionale: più veloce una pulsar gira, più radiazione gravitazionale potrebbe rilasciare, poiché la sua squisita forma sferica diventa leggermente deformata. Ciò può limitare la rotazione della pulsar e salvarla dalla distruzione.
"La natura ha fissato un limite di velocità per i giri di pulsar", ha affermato il Prof. Deepto Chakrabarty del Massachusetts Institute of Technology, autore principale dell'articolo della rivista. “Proprio come le auto che sfrecciano su un'autostrada, le pulsar che girano più velocemente potrebbero tecnicamente andare due volte più velocemente, ma qualcosa le ferma prima che si rompano. Potrebbe essere la radiazione gravitazionale che impedisce alle pulsar di autodistruggersi. "
I coautori di Chakrabarty sono Dr. Edward Morgan, Michael Muno e Duncan Galloway del MIT; Rudy Wijnands, Università di St. Andrews, Scozia; Michiel van der Klis, Università di Amsterdam; e Craig Markwardt, Goddard Space Flight Center della NASA. Wijnands porta anche una seconda lettera di Nature che completa questa scoperta.
Le onde gravitazionali, analoghe alle onde su un oceano, sono increspature nello spaziotempo quadridimensionale. Queste onde esotiche, previste dalla teoria della relatività di Einstein, sono prodotte da enormi oggetti in movimento e non sono ancora state rilevate direttamente.
Creata in un'esplosione di stelle, una pulsar nasce ruotando, forse 30 volte al secondo, e rallenta nel corso di milioni di anni. Tuttavia, se la pulsar densa, con il suo forte potenziale gravitazionale, si trova in un sistema binario, può estrarre materiale dalla sua stella compagna. Questo afflusso può far ruotare la pulsar nella gamma dei millisecondi, ruotando centinaia di volte al secondo.
In alcune pulsar, il materiale che si accumula sulla superficie occasionalmente viene consumato in una massiccia esplosione termonucleare, emettendo una raffica di raggi X che dura solo pochi secondi. In questa furia c'è una breve opportunità per misurare lo spin di pulsar altrimenti deboli. Gli scienziati riportano in Natura che un tipo di sfarfallio trovato in questi lampi di raggi X, chiamato "oscillazioni di scoppio", serve come misura diretta della frequenza di rotazione della pulsar. Studiando le oscillazioni di scoppio di 11 pulsar, non ne è stata trovata nessuna che girasse più velocemente di 619 volte al secondo.
Rossi Explorer è in grado di rilevare la rotazione delle pulsar a una velocità di 4.000 volte al secondo. Si prevede che la rottura della pulsar avvenga da 1.000 a 3.000 giri al secondo. Eppure gli scienziati non hanno trovato nessuno così in fretta. > Dall'analisi statistica di 11 pulsar, hanno concluso che la velocità massima osservata in natura deve essere inferiore a 760 giri al secondo.
Questa osservazione supporta la teoria di un meccanismo di feedback che coinvolge la radiazione gravitazionale che limita le velocità pulsar, proposta dal Prof. Lars Bildsten dell'Università della California, Santa Barbara. Mentre la pulsar aumenta la velocità attraverso l'accrescimento, qualsiasi leggera distorsione nella crosta densa e spessa di mezzo miglio del metallo cristallino consentirà alla pulsar di irradiare onde gravitazionali. (Immagina una palla da rugby oblunga rotante in acqua, che causerebbe più increspature di una palla da basket sferica rotante.) Alla fine si raggiunge una velocità di rotazione di equilibrio in cui il movimento angolare emesso emettendo radiazioni gravitazionali corrisponde al momento angolare che viene aggiunto alla pulsar da la sua stella compagna.
Bildsten ha affermato che l'accumulo di pulsar di millisecondi potrebbe eventualmente essere studiato in modo più dettagliato in un modo completamente nuovo, attraverso il rilevamento diretto della loro radiazione gravitazionale. LIGO, l'Osservatorio sulle onde gravitazionali dell'interferometro laser ora in funzione ad Hanford, Washington e a Livingston, Louisiana, sarà infine sintonizzabile sulla frequenza con cui si prevede che le pulsar millisecondi emettano onde gravitazionali.
"Le onde sono sottili, alterando lo spaziotempo e la distanza tra oggetti lontani dalla Terra e dalla Luna di molto meno della larghezza di un atomo", ha affermato il Prof. Barry Barish del California Institute of Technology, il direttore di LIGO. “In quanto tale, la radiazione gravitazionale non è stata ancora rilevata direttamente. Speriamo di cambiarlo presto. "
Fonte originale: Comunicato stampa NASA
