LE PULSAR RAGNO VEDOVA NERA

Con un abbraccio mortale, le pulsar " ragno" consumano i loro compagni.

Queste pulsar si comportano come le vedove nere questi particolari ragni velenosi australiani che hanno una fascia rossa sul dorso. Sono molti famosi per via del loro amore contaminato, espresso come una tendenza inquietante della femmina a divorare i suo partner maschio dopo l'accoppiamento. Gli astronomi hanno notato un comportamento simile tra due rare razze di sistemi binari che contengono Pulsar ovvero stelle di neutroni in rapida rotazione. Studiamo le pulsar soprattutto nelle prime fasi della loro formazione, in cui ruota molto velocemente, la sua radiazione elettromagnetica in coni ristretti è osservata come impulsi  emessi ad intervalli estremamente regolari. Nel caso di pulsar ordinarie, la loro massa è comparabile a quella del sole ma è compressa in un raggio di una decina di chilometri, quindi la loro densità è enorme. . Una pulsar al millisecondo è una stella di neutroni che ruota molto rapidamente su sé stessa emettendo fasci di onde elettromagnetiche, come farebbe un faro. Il fascio di onde radio emesso dalla stella è causato dall'azione combinata del  campo magnetico e della rotazione.La pulsar, appartenente alla rara tipologia delle “redback” al millisecondo, erode lentamente la sua compagna per irraggiamento e interazione gravitazionale. La conferma è arrivata, simultaneamente, in due bande elettromagnetiche fra loro lontanissime: radio e raggi gamma.
Il comportamento di queste particolari pulsar somiglia molto a quello della vedova nmera. Le caratteristiche essenziali dei binari della vedova nera e del dorso rosso sono che mettono una stella normale ma di massa molto ridotta in prossimità di una pulsar millisecondo, che ha conseguenze disastrose per la stella. I sistemi delle vedove nere contengono stelle fisicamente più piccole e di massa molto inferiore a quelle che si trovano nei dorsi rossi. Finora, gli astronomi hanno trovato almeno 18 vedove nere e nove redback all'interno della Via Lattea e sono stati scoperti membri aggiuntivi di ogni classe all'interno dei densi ammassi globulari che orbitano intorno alla nostra galassia.Ci sono voluti quasi dieci anni, ma alla fine la natura dello strano “animale” visto, a circa cinquemila anni luce da noi, dagli occhi sensibili alla radiazione gamma del satellite Fermi della Nasa Fermi è stata svelata. Il loro termine scientifico è Pulsar Redback al millisecondo ma a noi piace chiamarla affettuosamente pulsar ragno vedova nera.
 

Le pulsar ragno redback del tipo vedova nera 

A distinguere queste “pulsar ragno” dalle normali pulsar binare è proprio la brutta fine che fanno fare al proprio partner. Così come le femmine dei ragni dai quali prendono il nome sono solite divorarlo al termine dell’ accoppiamento, le pulsar redback lentamente privano la propria stella compagna di materia, sia risucchiandola per attrazione gravitazionale sia investendola con un fascio ad alta energia. La stella compagna in questo caso potrebbe essere un'altra pulsar o una stella nana bianca. Un sistema vedova nera, denominato PSR J1311-3430, scoperto nel 2012, stabilisce il record per l'orbita più stretta della sua classe e contiene una delle stelle di neutroni più pesanti conosciute. Il compagno di peso piuma della pulsar, che è solo una dozzina di volte la massa di Giove e solo il 60 percento delle sue dimensioni, completa un'orbita ogni 93 minuti, meno tempo di quanto ci vuole per guardare un film. Le stime iniziali collocano la stella di neutroni a circa 2,7 masse solari, ma studi più recenti consentono un intervallo di valori che si estende fino a 2 masse solari, ancora tra le più note per le stelle di neutroni. Quando una stella massiccia esplode come una supernova, il nucleo frantumato che si lascia dietro - una stella di neutroni - comprime più massa del sole in una palla non più grande di una città come Washington DC.  Quando è giovane, una stella di neutroni isolata ruota decine di volte al secondo - - o qualche migliaio di giri al minuto - e genera fasci di radio, luce visibile, raggi X e raggi gamma che gli astronomi osservano come emissione pulsata ogni volta che i raggi passano oltre la Terra. Inoltre generano potenti deflussi, o "venti", di particelle ad alta energia. La potenza di tutto ciò deriva dal campo magnetico in rapida rotazione della stella di neutroni e nel tempo, quando le pulsar solitarie si esauriscono, le loro emissioni svaniscono. Trentadue anni fa, gli astronomi hanno scoperto una nuova classe di pulsar molto più veloce. Con periodi di rotazione di 10 millisecondi o meno, queste stelle di neutroni ruotano a velocità sorprendenti, fino a 43.000 giri al minuto. Oggi sono state catalogate più di 300 di queste cosiddette pulsar millisecondi. Mentre le giovani pulsar di solito appaiono isolatamente, più della metà delle pulsar millisecondi ha un partner stellare, suggerendo che le interazioni con una stella normale possono ringiovanire una stella di neutroni più vecchia e più lenta. Ma come hanno fatto pulsar isolate a millisecondi a recuperare il loro ritmo?
 

Le pulsar vedova nera e i loro parenti.

L'emissione ad alta energia e il vento dalla pulsar fondamentalmente riscalda e soffia via il materiale della stella normale e, da milioni a miliardi di anni, può consumare l'intera stella. Questi sistemi possono consumare completamente le loro stelle compagne,ed è così che  gli scienziati ipotizzano che si formino pulsar solitarie di millisecondi".

 
Il telescopio spaziale a raggi gamma Fermi della NASA è un valido aiuto nel localizzare pulsar millisecondi, e ne annovera più di quattro dozzine trovate fino ad oggi. Le pulsar si distinguono come sorgenti di raggi gamma importanti per il Large Area Telescope (LAT) di Fermi, ma la ricerca delle loro pulsazioni nei dati di Fermi è straordinariamente difficile senza saperne di più sul sistema. I sondaggi di follow-up con i radiotelescopi sono solitamente i primi a captare gli impulsi, fornendo la conferma che l'oggetto è effettivamente una pulsar. Restringendo i tempi e altri parametri, gli studi radio consentono anche agli scienziati di Fermi di estrarre gli impulsi di raggi gamma dai dati LAT. Quasi tutte le vedove nere e i dorsi rossi conosciuti nella nostra galassia sono state rilevate da Fermi, e più della metà sono state effettivamente scoperte prendendo di mira le sorgenti di Fermi con vari radiotelescopi. Le pulsar emettono radiazioni intense perché la loro rapida rotazione e i forti campi magnetici accelerano le particelle a enormi energie. Per gli astronomi, un aspetto eccitante dei sistemi vedova nera e redback è l'opportunità di osservare come il compagno stellare intercetta l'energia dalla pulsar. In effetti, la stella funge da specchio cosmetico, mostrando le emissioni della pulsar in modo estremamente dettagliato.
 

Il forte abbrasccio della pulsar ragno 

Girando 390 volte al secondo, il PSR J1311−3430 fa oscillare periodicamente i suoi raggi radio (verde) e raggi gamma (magenta) oltre la Terra. Le sue misurazioni indicano che il lato della stella rivolto verso la pulsar è riscaldato a più di 21.000 gradi Fahrenheit (quasi 12.000 C), o più del doppio della superficie del sole. Il lato rosso freddo rivela il vero colore della stella pipsqueak, che brilla a una temperatura di 5.000 F (2.700 C). Una ricerca di osservazioni d'archivio con il Green Bank Telescope non è riuscita a rilevare alcuna pulsazione radio, ma Holger Pletsch presso l'Albert Einstein Institute di Hannover, in Germania, ha guidato un team internazionale in uno sforzo per esaminare quattro anni di dati Fermi LAT in una ricerca per impulsi di raggi gamma. Le informazioni orbitali stabilite dal lavoro di Romani hanno ridotto significativamente la ricerca, ma i parametri sconosciuti della pulsar lasciavano ancora 100 milioni di miliardi di combinazioni da esplorare. Tuttavia, armati di un nuovo metodo più efficiente, hanno rilevato un segnale chiaro subito dopo l'inizio dell'analisi.
 
Questa è stata la prima volta che una pulsar millisecondo è stata rilevata esclusivamente da raggi gamma pulsati. "Vedere questo segnale è stato estremamente eccitante e soddisfacente per il nostro team, ed è un altro trionfo per Fermi". Girando a 390 volte al secondo - più di 23.000 rpm - J1311 ruota in media circa un milione di volte tra ogni raggio gamma rilevato dal LAT.
 
Dopo questa scoperta, un team guidato da Paul Ray del Naval Research Laboratory di Washington ha esaminato a lungo il sistema con il Green Bank Telescope e altri osservatori radio. Hanno scoperto che il sistema emette effettivamente impulsi radio, ma solo durante brevi intervalli irregolari. "Il riscaldamento della pulsar sta ablando il suo compagno, letteralmente soffiandolo via, quindi il gas ionizzato riempie il sistema e questo disperde o assorbe l'emissione radio per la maggior parte del tempo", ha detto Ray. I raggi gamma ad alta energia perforano facilmente il velo.
 
Le binarie vedova nera e redback offrono laboratori naturali unici per studiare da vicino le pulsar attraverso gli effetti disastrosi sui loro partner. Quest'ultimi vengono  distorti dall'attrazione di marea della stella di neutroni e infiammati dai suoi raggi gamma. Poi sono presi a pugni con particelle accelerate quasi alla velocità della luce e alla fine evaporano in una rottura di proporzioni cosmiche.

Puoi avere il libro di Cosmo Academy e tante soprese mentre ti diverti con tutta la famiglia ai parchi divertimenti del Lazio