Quando le stelle raggiungono la fine della loro sequenza principale, subiscono un collasso gravitazionale, espellendo i loro strati più esterni in un'esplosione di supernova. Ciò che rimane dopo è un nucleo denso e rotante costituito principalmente da neutroni (alias una stella di neutroni), di cui sono noti solo 3000 nella Galassia della Via Lattea. Un sottoinsieme ancora più raro di stelle di neutroni sono le magnetar, solo due dozzine delle quali sono note nella nostra galassia.
Queste stelle sono particolarmente misteriose, con campi magnetici estremamente potenti che sono abbastanza potenti da farle a pezzi. E grazie a un nuovo studio condotto da un team di astronomi internazionali, sembra che il mistero di queste stelle si sia ulteriormente approfondito. Utilizzando i dati di una serie di osservatori radiografici e radiologici, il team ha osservato l'anno scorso una magnetar che era rimasta inattiva per circa tre anni e ora si sta comportando in modo leggermente diverso.
Lo studio, intitolato "Revival of the Magnetar PSR J1622–4950: Observations with MeerKAT, Parkes, XMM-Newton, veloce, Chandra, e NUSTAR“, Recentemente apparso in Il diario astrofisico. Il team era guidato dal dott. Fernando Camilo, capo scienziato dell'Osservatorio radioastronomico sudafricano (SARAO), e comprendeva oltre 200 membri di diverse università e istituti di ricerca di tutto il mondo.
I magnetari sono così chiamati perché i loro campi magnetici sono fino a 1000 volte più potenti di quelli delle normali stelle di neutroni pulsanti (alias pulsar). L'energia associata a questi campi è così potente che quasi rompe la stella, rendendoli instabili e mostrando una grande variabilità in termini di proprietà fisiche ed emissioni elettromagnetiche.
Mentre è noto che tutte le magnetar emettono raggi X, solo quattro sono state emesse onde radio. Uno di questi è PSR J1622-4950 - una magnetar situata a circa 30.000 anni luce dalla Terra. All'inizio del 2015, questa magnetar era in uno stato dormiente. Ma come indicato dal team nel loro studio, gli astronomi che utilizzano il radiotelescopio CSIRO Parkes in Australia hanno notato che sarebbe tornato attivo il 26 aprile 2017.
All'epoca, la magnetar emetteva impulsi radio luminosi ogni quattro secondi. Pochi giorni dopo, Parkes è stato chiuso come parte di una routine di manutenzione pianificata di un mese. All'incirca nello stesso periodo, il radiotelescopio MeerKAT in Sudafrica ha iniziato a monitorare la stella, nonostante fosse ancora in costruzione e fossero disponibili solo 16 delle sue 64 antenne radio. Il dott. Fernando Camilo descrive la scoperta in un recente comunicato stampa SKA Sudafrica:
"Le osservazioni di MeerKAT si sono rivelate fondamentali per dare un senso ai pochi fotoni a raggi X che abbiamo catturato con i telescopi in orbita della NASA - per la prima volta gli impulsi a raggi X sono stati rilevati da questa stella, ogni 4 secondi. Complessivamente, le osservazioni riportate oggi ci aiutano a sviluppare un quadro migliore del comportamento della materia in condizioni fisiche incredibilmente estreme, completamente diversa da qualsiasi cosa si possa sperimentare sulla Terra ”.
Dopo che le osservazioni iniziali sono state fatte dagli osservatori di Parkes e MeerKAT, sono state condotte osservazioni di follow-up utilizzando l'osservatorio spaziale dei raggi x XMM-Newton, la missione Burst Gamma-Ray Burst, l'osservatorio a raggi X Chandra e l'array di telescopi spettroscopici nucleari (NUSTAR). Con queste osservazioni combinate, il team ha notato alcune cose molto interessanti su questa magnetar.
Per uno, hanno determinato che la densità del flusso radio del PSR J1622-4950, sebbene variabile, era circa 100 volte maggiore di quanto non fosse durante il suo stato dormiente. Inoltre, il flusso di raggi X era almeno 800 volte più grande un mese dopo la riattivazione, ma iniziò a decadere esponenzialmente nel corso di un periodo da 92 a 130 giorni. Tuttavia, le osservazioni radio hanno notato qualcosa nel comportamento della magnetar che era abbastanza inaspettato.
Mentre la geometria complessiva che era stata dedotta dalle emissioni radio del PSR J1622-4950 era coerente con quanto era stato determinato diversi anni prima, le loro osservazioni indicavano che le emissioni radio provenivano ora da una posizione diversa nella magnetosfera. Ciò indica soprattutto come le emissioni radio delle magnetar potrebbero differire dalle pulsar ordinarie.
Questa scoperta ha anche convalidato l'Osservatorio MeerKAT come strumento di ricerca di livello mondiale. Questo osservatorio fa parte del Square Kilometer Array (SKA), il progetto del radiotelescopio multi-radio che sta costruendo il più grande radiotelescopio del mondo in Australia, Nuova Zelanda e Sudafrica. Da parte sua, MeerKAT utilizza 64 antenne radio per raccogliere immagini radio dell'Universo per aiutare gli astronomi a capire come le galassie si sono evolute nel tempo.
Dato l'enorme volume di dati raccolti da questi telescopi, MeerKAT si affida sia alla tecnologia all'avanguardia che a un team di operatori altamente qualificato. Come ha indicato Abbott, "abbiamo un team di ingegneri e scienziati tra i più brillanti in Sudafrica e nel mondo che lavorano al progetto, perché i problemi che dobbiamo risolvere sono estremamente impegnativi e attirano il meglio".
Anche il prof. Phil Diamond, direttore generale dell'organizzazione SKA che guida lo sviluppo dell'array Square Kilometer, è rimasto colpito dal contributo del team MeerKAT. Come ha affermato in un comunicato stampa SKA:
“Complimenti ai miei colleghi in Sudafrica per questo eccezionale risultato. Costruire tali telescopi è estremamente difficile e questa pubblicazione mostra che MeerKAT sta diventando pronto per il business. Essendo uno dei telescopi precursori SKA, ciò fa ben sperare per lo SKA. MeerKAT verrà infine integrato nella Fase 1 del telescopio SKA-mid portando i piatti totali a nostra disposizione a 197, creando il radiotelescopio più potente del pianeta ”.
Quando lo SKA sarà online, sarà uno dei più potenti telescopi terrestri al mondo e circa 50 volte più sensibile di qualsiasi altro strumento radio. Insieme ad altri telescopi terrestri e spaziali di prossima generazione, le cose che rivelerà sul nostro Universo e su come si è evoluto nel tempo dovrebbero essere veramente rivoluzionarie.
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