Comunicato Stampa

I telescopi dell'ESO aiutano a svelare l'enigma di una pulsar

30 Agosto 2023

Con una straordinaria campagna osservativa che ha coinvolto 12 telescopi sia da terra che dallo spazio, tra cui tre strutture dell'ESO (l'Osservatorio Europeo Australe), alcuni astronomi hanno svelato lo strano comportamento di una pulsar, una stella morta che ruota molto velocemente. Questo oggetto misterioso alterna quasi costantemente tra due stati di luminosità, un fatto che finora era un enigma. Gli astronomi hanno ora scoperto che responsabili di questi cambiamenti particolari sono improvvise espulsioni di materia dalla pulsar in periodi molto brevi,

"Siamo stati testimoni di straordinari eventi cosmici in cui enormi quantità di materia, simili a palle di cannone cosmiche, vengono lanciate nello spazio in un arco di tempo brevissimo, decine di secondi, da un oggetto celeste piccolo e denso che ruota a velocità incredibilmente elevate”, afferma Maria Cristina Baglio, ricercatrice presso la New York University Abu Dhabi, affiliata all'Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), e autrice principale dell'articolo pubblicato oggi su Astronomy & Astrophysics.

La pulsar è una stella morta, magnetica e in rapida rotazione che lancia nello spazio un fascio di radiazione elettromagnetica. Mentre ruota, questo fascio attraversa il cosmo – proprio come i raggi di un faro scansionano l’ambiente circostante – e viene rilevato dagli astronomi mentre interseca la linea di vista verso la Terra. Ciò fa sì che la luminosità della stella sembri pulsare, quando vista dal nostro pianeta.

PSR J1023+0038, o J1023 in breve, è un tipo speciale di pulsar dal comportamento bizzarro. Situata a circa 4500 anni luce di distanza dalla Terra, nella costellazione del Sestante, orbita molto vicino a un'altra stella. Negli ultimi dieci anni, la pulsar ha attivamente estratto da questa compagna della materia, che si accumula in un disco intorno alla pulsar e cade lentamente verso di essa.

Da quando è iniziato questo processo di accumulo di materia, il fascio di radiazione è praticamente scomparso e la pulsar ha iniziato a passare incessantemente tra due modalità. Nella modalità “alta”, la pulsar emette raggi X molto luminosi, luce ultravioletta e luce visibile, mentre nella modalità “bassa” è più debole a queste frequenze mentre emette maggiormente onde radio. La pulsar può rimanere in ciascuna modalità per diversi secondi o minuti, quindi passa all'altra modalità in pochi secondi. Questo comportamente ha finora lasciato molto perplessi gli astronomi.

"La nostra campagna di osservazione, senza precedenti, per comprendere il comportamento di questa pulsar ha coinvolto una dozzina di telescopi terrestri e spaziali all'avanguardia", aggiunge Francesco Coti Zelati, ricercatore presso l'Istituto di Scienze Spaziali di Barcellona, Spagna, e co-autore dello studio. La campagna comprendeva il VLT (Very Large Telescope) e l'NTT (New Technology Telescope) dell'ESO, che hanno rilevato la luce visibile e nel vicino infrarosso, nonché ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), di cui l'ESO è partner. Nel corso di due notti nel giugno 2021, si sono osservati nel sistema oltre 280 passaggi tra la modalità alta e quella bassa.

“Abbiamo scoperto che il cambio di modalità deriva da un’intricata interazione tra il vento della pulsar, un flusso di particelle ad alta energia soffiate via dalla pulsar e la materia che si muove verso la pulsar”, incalza Coti Zelati, anch’egli affiliato all’INAF

Nella modalità 'bassa', la materia che fluisce verso la pulsar viene espulsa in uno stretto getto perpendicolare al disco. A poco a poco, la materia si accumula sempre più vicino alla pulsar e, nel frattempo, viene colpita dal vento che soffia dalla stella pulsante, provocando il riscaldamento della materia. Il sistema è ora in modalità 'alta' e emette luce intensa nelle bande dei raggi X, della luce ultravioletta e della luce visibile. Alla fine, i pezzetti di questa materia calda vengono rimossi dalla pulsar tramite il getto. Con meno materia calda nel disco, il sistema diventa mano a mano più fioco, tornando alla modalità 'bassa'.

Anche se questa scoperta ha svelato il mistero dello strano comportamento di J1023, gli astronomi hanno ancora molto da imparare dallo studio di questo sistema unico e i telescopi dell’ESO continueranno ad aiutare gli astronomi a osservare questa pulsar peculiare. In particolare, l’ELT (Extremely Large Telescope) dell’ESO, attualmente in costruzione in Cile, offrirà una veduta senza precedenti dei meccanismi di alternanza in J1023. “L’ELT ci consentirà di ottenere informazioni chiave su come l’abbondanza, la distribuzione, la dinamica e l’energetica della materia che cade verso la pulsar sono influenzate dall'alternanza di modalità”, conclude Sergio Campana, direttore di ricerca presso l’INAF - Osservatorio di Brera e co-autore dello studio.

Ulteriori Informazioni

Lo studio è stato presentato in un articolo pubblicato dalla rivisita Astronomy & Astrophysics (doi:10.1051/0004-6361/202346418)

L'equipe è composta da M. C. Baglio (Center for Astro Particle and Planetary Physics, New York University Abu Dhabi, EAU [NYU Abu Dhabi]; INAF – Osservatorio Astronomico di Brera, Merate, Italia [INAF Brera]), F. Coti Zelati (Institute of Space Sciences, Campus UAB, Barcelona, Spagna [ICE–CSIC]; Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC), Barcelona, Spagna [IEEC]; INAF Brera), S. Campana (INAF Brera), G. Busquet (Departament de Física Quànticai Astrofísica, Universitat de Barcelona, Spagna; Institut de Ciències del Cosmos, Universitat de Barcelona, Spagna; IEEC), P. D’Avanzo (INAF Brera), S. Giarratana (INAF – Istituto di Radioastronomia, Bologna, Italia [INAF Bologna]; Department of Physics and Astronomy, University of Bologna, Italia [Bologna]), M. Giroletti (INAF Bologna; Bologna), F. Ambrosino (INAF – Osservatorio Astronomico di Roma, Roma, Italia [INAF Roma]; INAF – Istituto Astrofisica Planetologia Spaziali, Roma, Italia; Sapienza Università di Roma, Roma, Italia), S.Crespi (NYU Abu Dhabi), A. Miraval Zanon (Agenzia Spaziale Italiana, Roma, Italia; INAF Roma), X. Hou (Yunnan Observatories, Chinese Academy of Sciences, Kunming, Cina; Key Laboratory for the Structure and Evolution of Celestial Objects, Chinese Academy of Sciences, Kunming, Cina), D. Li (National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences, Beijing, Cina; University of Chinese Academy of Sciences, Beijing, Cina; Research Center for Intelligent Computing Platforms, Zhejiang Laboratory, Hangzhou, Cina), J. Li (CAS Key Laboratory for Research in Galaxies and Cosmology, Department of Astronomy, University of Science and Technology of China, Hefei, Cina; School of Astronomy and Space Science, University of Science and Technology of China, Hefei, Cina), P. Wang (Institute for Frontiers in Astronomy and Astrophysics, Beijing Normal University, Beijing, Cina), D. M. Russell (NYU Abu Dhabi), D. F. Torres (INAF Brera; IEEC; Institució Catalana de Recercai Estudis Avançats, Barcelona, Spagna), K. Alabarta (NYU Abu Dhabi), P. Casella (INAF Roma), S. Covino (INAF Brera), D. M. Bramich (NYU Abu Dhabi; Division of Engineering, New York University Abu Dhabi, EAU), D. de Martino (INAF − Osservatorio Astronomico di Capodimonte, Napoli, Italia), M. Méndez (Kapteyn Astronomical Institute, University of Groningen, Groningen, Paesi Bassi), S. E. Motta (INAF Brera), A. Papitto (INAF Roma), P. Saikia (NYU Abu Dhabi), e F. Vincentelli (Instituto de Astrofísica de Canarias, Tenerife, Spagna; Departamento de Astrofísica, Universidad de La Laguna, Tenerife, Spagna).

ALMA, l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, un osservatorio astronomico internazionale, è una collaborazione fra l'ESO, la U.S. National Science Foundation (NSF) e gli Istituti Nazionali di Scienze Naturali del Giappone (NINS), in cooperazione con la repubblica del Cile. ALMA è stato fondato dall'ESO per conto dei suoi stati membri, dall'NSF in cooperazione con il National Research Council del Canada (NRC) e dal National Science and Technology Council (NSTC) in Taiwan e dal NINS in cooperazione con l'Accademia Sinica di Taiwan (AS) e l'Istituto di Astronomia e Scienze Spaziali della Corea (KASI). La costruzione e la gestione di ALMA sono condotte dall'ESO per conto dei suoi stati membri, dall'Osservatorio Nazionale di Radio Astronomia (NRAO) gestito dalle Associated Universities, Inc. (AUI) per conto del Nord America e dall'Osservatorio Astronomico Nazionale del Giappone (NAOJ) per conto dell'Asia Orientale. L'osservatorio congiunto di ALMA (JAO: Joint ALMA Observatory) fornisce la guida unitaria e la gestione della costruzione, del commissioning e delle operazioni di ALMA.

L'ESO (European Southern Observatory o Osservatorio Europeo Australe) consente agli scienziati di tutto il mondo di scoprire i segreti dell'Universo a beneficio di tutti. Progettiamo, costruiamo e gestiamo da terra osservatori di livello mondiale - che gli astronomi utilizzano per affrontare temi interessanti e diffondere il fascino dell'astronomia - e promuoviamo la collaborazione internazionale per l'astronomia. Fondato come organizzazione intergovernativa nel 1962, oggi l'ESO è sostenuto da 16 Stati membri (Austria, Belgio, Danimarca, Francia, Finlandia, Germania, Irlanda, Italia, Paesi Bassi, Polonia, Portogallo, Regno Unito, Repubblica Ceca, Spagna, Svezia e Svizzera), insieme con il paese che ospita l'ESO, il Cile, e l'Australia come partner strategico. Il quartier generale dell'ESO e il Planetario e Centro Visite Supernova dell'ESO si trovano vicino a Monaco, in Germania, mentre il deserto cileno di Atacama, un luogo meraviglioso con condizioni uniche per osservare il cielo, ospita i nostri telescopi. L'ESO gestisce tre siti osservativi: La Silla, Paranal e Chajnantor. Sul Paranal, l’ESO gestisce il VLT (Very Large Telescope) e il VLTI (Very Large Telescope Interferometer), così come telescopi per survey come VISTA. Sempre a Paranal l'ESO ospiterà e gestirà la schiera meridionale di telescopi di CTA, il Cherenkov Telescope Array Sud, il più grande e sensibile osservatorio di raggi gamma del mondo. Insieme con partner internazionali, l’ESO gestisce APEX e ALMA a Chajnantor, due strutture che osservano il cielo nella banda millimetrica e submillimetrica. A Cerro Armazones, vicino a Paranal, stiamo costruendo "il più grande occhio del mondo rivolto al cielo" - l'ELT (Extremely Large Telescope, che significa Telescopio Estremamente Grande) dell'ESO. Dai nostri uffici di Santiago, in Cile, sosteniamo le operazioni nel paese e collaboriamo con i nostri partner e la società cileni.

La traduzione dall'inglese dei comunicati stampa dell'ESO è un servizio dalla Rete di Divulgazione Scientifica dell'ESO (ESON: ESO Science Outreach Network) composta da ricercatori e divulgatori scientifici da tutti gli Stati Membri dell'ESO e altri paesi. Il nodo italiano della rete ESON è gestito da Anna Wolter.

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Contatti

Maria Cristina Baglio
New York University Abu Dhabi and Italian National Institute for Astrophysics (INAF)
Abu Dhabi, United Arab Emirates
Tel.: +97126287089
E-mail: mcb19@nyu.edu ; maria.baglio@inaf.it

Francesco Coti Zelati
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Barcelona, Spain
Tel.: (+34) 937379788 430416
E-mail: cotizelati@ice.csic.es

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Anna Wolter (press contact Italia)
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