Una rappresentazione artistica di J17062 che ruba gas dalla sua compagna. Il materiale, prima di raggiungere la superficie della pulsar, forma il disco d’accrescimento. Crediti: Nasa / Goddard Space Flight Center
Immaginate due stelle in un sistema binario che orbitano una attorno all’altra in soli 38 minuti. Un enorme frullatore dove il succo che ne fuoriesce è composto da getti di raggi X e saltuariamente da immani esplosioni termonucleari dell’ordine di centinaia di megatoni. Questa la scoperta del team di ricerca di Nicer, Neutron star Interior Composition Explorer, il sensibilissimo strumento montato a bordo della Stazione spaziale internazionale. Il sistema binario da record, quello con l’orbita più veloce mai osservata per questo tipo di sistemi (noti come Axmp: accreting millisecond X-ray pulsar), si chiama Igr J17062–6143 ed è composto da una pulsar e da piccola nana bianca.
Le due stelle, indissolubilmente legate gravitazionalmente in un vertiginoso anello, sono molto diverse fra loro. La prima è una pulsar a raggi X ad accrescimento millisecondo o Amxp, un densa e compatta stella di neutroni che potremmo definire “piena di sé”: nonostante il diametro di qualche decina di km, possiede una massa quasi una volta e mezza quella del nostro Sole. La sua compagna invece è una nana bianca, una piccola stella povera d’idrogeno. «Non è possibile per una stella ricca d’idrogeno, come il nostro Sole, essere la compagna di una pulsar», ha spiegato Tod Strohmayer, astrofisico del Goddard Space Flight Center della Nasa e primo firmatario del paper pubblicato il 9 maggio su The Astrophysical Journal Letters, «non puoi inserire una stella come quella in un’orbita così piccola». Le due stelle infatti sono vicinissime: la loro orbita è inferiore a 300mila km, meno della distanza che c’è fra la Terra e la Luna.
Orbitandosi così vicine, la pulsar finisce per strappare gas dalla sua compagna; si forma un turbinio di materiale in caduta libera verso la superficie attorno alla stella superdensa: si tratta del disco di accrescimento. Questo aumenta la velocità di rotazione della pulsar, portandolo a velocità straordinarie: J17062 ruota infatti a 9800 giri al minuto, 163 rotazioni ogni secondo. Tornando al materiale rubato alla sua compagna, questo, guidato dal massiccio campo magnetico della pulsar, viene trasportato fino ai poli dove si accumula generando due punti caldi. Così caldi che la loro radiazione elettromagnetica, la loro luce, supera lo spettro visibile e raggiunge la lunghezza d’onda dei raggi X, che vengono sprigionati sotto forma di getti.
Questi getti di raggi X ruotano assieme alla pulsar. Osservandola dalla Terra sembra accendersi e spegnersi continuamente, come se pulsasse. Da qui il nome pulsar, e sempre da questa caratteristica la possibilità che in futuro vengano usate come punti di riferimento per la navigazione stellare. Per ora il loro lampeggiare è quello che permette a strumenti come Nicer di individuarle e studiarle.
Non solo getti di raggi X ma anche gigantesche esplosioni termonucleari. Con l’accumularsi di materiale sulla superficie, la pulsar raggiunge un punto critico in cui gli atomi avviano il processo di fusione. Il risultato è catastrofico. Ogni centimetro quadrato della superficie della pulsar viene sconquassata da una quantità di energia pari a un milione e mezzo di bombe atomiche come quelle che hanno raso al suolo Hiroshima. Ad oggi J17062 non ha ancora mostrato un comportamento del genere agli attenti occhi di Nicer.
«Le stelle di neutroni si rivelano essere davvero dei laboratori di fisica nucleare unici, da un punto di vista terrestre», dice Zaven Azoumanian, astrofisico del Goddard e capo scienziato di Nicer, «non possiamo ricreare le condizioni di stelle di neutroni da nessuna parte nel nostro sistema solare. Uno degli obiettivi chiave di Nicer è di studiare la fisica subatomica che non è accessibile da altre parti».
Per saperne di più:
- Leggi su The Astrophysical Journal Letters il paper, “NICER Discovers the Ultracompact Orbit of the Accreting Millisecond Pulsar IGR J17062–6143“, di T.E. Strohmayer, Z. Arzoumanian, S. Bogdanov, P.M. Bult, D. Chakrabarty, T. Enoto, K.C. Gendreau, S. Guillot, A.K. Harding, W.C.G. Ho.
Correzione del 13/05/2018: l’orbita è la più veloce mai osservata relativamente a questo particolare tipo di sistemi (gli Axmp, accreting millisecond X-ray pulsar), e non per i sistemi binari in generale.
Guarda il video della Nasa (con voiceover in italiano) su MediaInaf Tv: