Il "cielo gamma" osservato da Fermi, con evidenziata la posizione del pulsar J1311-3433
La sensibilità dell’osservatorio per raggi gamma Fermi, la potenza di calcolo del supercomputer dell’Albert Einstein Institute di Hannover e un pizzico di astuzia astronomica hanno portato a una importante ‘prima’ in astrofisica: la rivelazione di un pulsar velocissimo direttamente dalla sua emissione nei raggi gamma. La notizia appare oggi su Science Express.
Il nuovo pulsar superveloce (chiamato J1311-3433 dalle sue coordinate nel cielo) è una sorgente di raggi gamma nota da circa 20 anni, che fino ad ora era rimasta non identificata. I dati del satellite FERMI avevano rivelato le caratteristiche tipiche dell’emissione di una stella di neutroni, ma gli astronomi radio non avevano trovato nulla di interessante alla posizione della sorgente.
In casi come questo, gli astronomi gamma applicano speciali algoritmi di analisi “alla cieca” per cercare di mettere in luce le pulsazioni di una ipotetica stella di neutroni. In questo modo sono state scoperte tre dozzine di nuovi pulsar che emettono emissione gamma pulsata ma non danno nessun segnale in radio. I nuovi pulsar scoperti da Fermi sono stelle di neutroni isolate che ruotano con periodi di frazioni di secondo, medio-lunghi per le stelle di neutroni. Gli astronomi sarebbero molto interessati a scoprire oggetti che ruotano più velocemente, ma il tempo di calcolo necessario per queste ricerca “alla cieca”cresce in modo drammatico all’accorciarsi del periodo. Per di più, i pulsar velocissimi, quelli che ruotano centinaia di volte al secondo, sono spesso in sistemi binari con una compagna alla quale hanno succhiato materia ed energia.
Il dettaglio del pulsar in questione
Questo rende la ricerca “alla cieca” ancora più complicata perché bisogna tenere conto anche dei parametri (ovviamente sconosciuti) di un ipotetico sistema binario. Inchiodare nei raggi gamma i pulsar superveloci binari è già molto difficile quando le osservazioni radio forniscono con precisione tutti i parametri. Farlo alla cieca è stato fino ad oggi un sogno proibito.
Anche la rivelazione di J311-3433 sarebbe rimasto un sogno proibito se non fossero intervenuti degli aiuti da altre branche dell’astronomia. Mentre le osservazioni X hanno rivelato la probabile controparte della sorgente gamma, una fortunata sequenza di osservazioni ottiche rivelava la presenza di una sorgente variabile in modo ritmico, con un periodo di 93 minuti, in corrispondenza della sorgente X. Solo una stella di neutroni in un sistema binario poteva essere responsabile di un simile comportamento.
La conoscenza del periodo orbitale del sistema diminuisce lo sforzo di calcolo richiesto che, seppure gigantesco, diventa possibile. Scienziati dello Albert Einstein Institute di Hannover non hanno avuto esitazione e hanno dedicato alla ricerca delle pulsazioni la potenza del loro supercomputer che, nell’attesa di potersi cimentare con la ricerca di onde gravitazionali, ha dimostrato di essere un ottimo cacciatore di pulsar gamma.
Con J1311-3433 ha trovato pane per i suoi denti ma alla fine ce l’ha fatta: il pulsar ruota 400 volte al secondo e il sistema binario è di dimensioni molto piccole. La stella compagna equivale ad 8 volte la massa di Giove e dista dalla stella di neutroni circa una volta e mezza la distanza tra la terra e la Luna. Tutto il sistema starebbe comodamente all’interno del nostro Sole (come rappresentato nella figura accanto).
E’ una doppia prima, primo pulsar velocissimo e primo esempio di pulsar in un sistema binario trovato nelle ricerche “alla cieca” partendo solo dai dati dell’osservatorio Fermi. Un sogno che diventa realtà. I radioastronomi si sono sentiti sfidati da J1311-3433: si sono messi d’impegno e lo hanno osservato con tale accanimento che, alla fine, il pulsar si è arreso e si è fatto vedere anche in radio. Tuttavia questo non toglie niente alla bellezza del risultato gamma che appare oggi su Science Express.