Riproduzione artistica di una pulsar millisecondo. Crediti: NASA/Goddard Space Flight Center/Dana Berry
Basta il nome a suggerire una potenza vibrante. Pulsar, termine composto che deriva da pulsating star, indica una stella di neutroni che ruota vorticosamente. Se poi parliamo di pulsar millisecondo (MSP), le velocità sono davvero da capogiro: il loro periodo di rotazione è compreso tra 1 e 10 millisecondi.
L’origine delle MSP è sempre stata avvolta da un alone di mistero. Si sa che sono ciò che resta delle esplosioni di stelle di grande massa e che hanno densità elevatissime (per intenderci, in diametri di pochi chilometri contengono una massa paragonabile a quella del Sole). Ma non è ancora chiaro come una pulsar si trasformi in pulsar millisecondo, ovvero diminuisca il suo periodo di rotazione fino a toccare velocità così elevate.
La teoria più accreditata fin dalla loro scoperta, avvenuta nel 1982, afferma che le MSP sono vecchie stelle di neutroni abbastanza fortunate da essere entrate in un sistema binario, ovvero un sistema di due stelle che orbitano attorno a un comune centro di massa. In pratica la stella compagna trasferirebbe materia alla stella di neutroni, accelerandola, fino a “trasformarla” in una pulsar millisecondo.
Ma due astronomi del Max Planck Institute hanno rivelato di aver scoperto una coppia di pulsar millisecondo che sembrano smentire almeno in parte questa ipotesi. Le pulsar in questione si chiamano PSR J2234+06 e PSR J1946+3417, e hanno orbite leggermente allungate.
Il radiotelescopio utilizzato per osservare le due pulsar millisecondo. Crediti: MPIfR/Norbert Junkes
Un dato che non tornava: se le due velocissime pulsar si fossero formate come previsto dalla teoria del sistema binario, il processo di accelerazione avrebbe dovuto rendere la loro orbita circolare. Questo ha fatto pensare a Paulo Freire e Thomas Tauris, del dipartimento di radioastronomia del Max Planck Institute, che le due pulsar non derivassero affatto da una stella di neutroni. La loro ipotesi è che provengano invece da una nana bianca particolarmente sovrappeso.
Nello scenario descritto dai due astronomi nel loro articolo, pubblicato da Monthly Notices Letters of the Royal Astronomical Society, una nana bianca di grande massa aumenta la quantità di materia e il suo momento angolare a partire da una stella compagna di dimensioni normali. Lo fa fino a superare il limite di Chandrasekhar, che è il valore di massa oltre il quale una stella può subire o meno un collasso gravitazionale, fino a trasformarsi in un buco nero. Tuttavia questo collasso non avviene, perché la stella ruota così velocemente da essere sostenuta dalle forze centrifughe. Una volta finito il trasferimento di massa, la grande nana bianca perde progressivamente energia di rotazione, e collassa così direttamente in una pulsar millisecondo. Senza bisogno di crescere più: questo porta a un rilascio istantaneo di energia gravitazionale e produce la caratteristica eccentricità osservata nelle due stelle, che non hanno orbita circolare ma appunto ellittica.
Questa teoria, che Paulo Freire ha definito “molto elegante”, potrebbe aprire nuove strade nello studio della fisica delle stelle, in particolare la perdita di massa associata all’esplosione delle nane bianche. “Ma che davvero la natura produca le pulsar millisecondo in questo modo non è ancora certo”, conclude per ora Freire.