I telescopi dell’ESO aiutano a risolvere il mistero della pulsar

eso2315es-cl — Comunicazione scientifica

30 agosto 2023

Dopo un’importante campagna di osservazione che ha coinvolto 12 telescopi, sia terrestri che spaziali, tra cui tre strutture dell’Osservatorio Europeo Australe (ESO), un team scientifico ha scoperto l’origine dello strano comportamento di una pulsar, una stella morta che ruota rapidamente. Elevata altezza, velocità. Questo oggetto misterioso è noto per passare tra le sue due modalità di luminosità quasi continuamente e non si sapeva cosa causasse queste rapide differenze. Si è ora scoperto che responsabile di questi bruschi cambiamenti è l’improvvisa emissione di materia da parte di una pulsar a intervalli molto brevi.

“Abbiamo assistito a straordinari eventi cosmici in cui enormi quantità di materia, simili a palle di cannone cosmiche, vengono lanciate nello spazio in un brevissimo periodo di tempo, decine di secondi, da una piccola e densa sfera rotante a velocità incredibilmente elevate.ha affermato Maria Cristina Baglio, ricercatrice presso la NYU Abu Dhabi affiliata all’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) e autrice principale dell’articolo pubblicato oggi su Astronomia e astrofisica.

Una pulsar è una magnetar morente che ruota rapidamente e emette un raggio di radiazione elettromagnetica nello spazio. Mentre ruota, questo raggio attraversa l’universo (proprio come il raggio di un faro) e viene rilevato dalla comunità astronomica quando attraversa la linea di vista vista dalla Terra. Ciò fa sì che la luminosità della stella sembri pulsare se vista dal nostro pianeta.

PSR J1023+0038, o J1023 in breve, è un tipo speciale di pulsar con un comportamento strano. Si trova a circa 4.500 anni luce di distanza, nella costellazione del Sestante, e orbita attorno a un’altra stella. Negli ultimi dieci anni, la pulsar ha rimosso attivamente materiale da questa compagna. Questo materiale si accumula in un disco attorno alla pulsar e cade lentamente verso di essa.

Da quando è iniziato questo processo di accrescimento della materia, il fascio di luce è praticamente scomparso e la pulsar ha cominciato a cambiare in modo irregolare tra due modalità. Nella modalità “alta”, la pulsar emette raggi X luminosi e luce ultravioletta e visibile, mentre nella modalità “bassa” è più debole a queste frequenze ed emette più onde radio. Una pulsar può rimanere in ciascuna modalità per diversi secondi o minuti, quindi passare all’altra modalità in pochi secondi. Questi cambiamenti hanno finora sconcertato la comunità astronomica.

“La nostra campagna osservativa senza precedenti, sviluppata per comprendere il comportamento di questa pulsar, ha coinvolto dozzine di telescopi terrestri e spaziali all’avanguardia.afferma Francesco Cotti Zelati, ricercatore presso l’Istituto di Scienze Spaziali (ICE-CSIC, Barcellona, ​​Spagna) e co-autore principale di questo articolo.La campagna ha coinvolto il Very Large Telescope (VLT) dell’ESO e il New Technology Telescope (NTT) dell’ESO. L’Osservatorio Europeo Australe, che rileva la luce visibile e del vicino infrarosso, nonché l’Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA), di cui l’ESO è partner, per due notti nel giugno 2021 ha osservato il sistema effettuare più di 280 cambiamenti tra le sue modalità alta e bassa.

“Abbiamo scoperto che il cambiamento di posizione deriva da una complessa interazione tra il vento della pulsar, un flusso di particelle ad alta energia che si allontana dalla pulsar e la materia che fluisce nella pulsar.dice Koti Zelati, anche lui affiliato all’INAF.

Nella posizione abbassata, il materiale che fluisce nella pulsar viene espulso in un flusso stretto, perpendicolare al disco. A poco a poco, questo materiale si accumula sempre più vicino alla pulsar e, mentre ciò accade, si scontra con i venti che soffiano dalla pulsar, provocando il riscaldamento del materiale. Ciò fa sì che il sistema entri in modalità alta, dove si illumina intensamente ai raggi X, agli ultravioletti e alla luce visibile. Infine, questi grumi di materia calda vengono rimossi dalla pulsar a getto. Con meno materiale caldo sul disco, il sistema si illumina in modo meno intenso e ritorna alla modalità bassa.

Anche se questa scoperta ha svelato il mistero dello strano comportamento di J1023, la comunità astronomica ha ancora molto da imparare dallo studio di questo sistema unico, e i telescopi dell’ESO continueranno ad aiutare a monitorare questa strana pulsar. In particolare, l’Extremely Large Telescope (Elt) dell’ESO, attualmente in costruzione in Cile, fornirà informazioni senza precedenti sui meccanismi di commutazione del J1023. “L’ELT ci consentirà di ottenere informazioni chiave su come l’abbondanza, la distribuzione, la dinamica e l’energia della materia in arrivo attorno a una pulsar sono influenzate dal comportamento di cambio di modalità.conclude Sergio Campana, direttore della ricerca dell’Osservatorio INAF di Brera e coautore dello studio.

Informazioni aggiuntive

Questo lavoro di ricerca è stato presentato in un articolo scientifico pubblicato sulla rivista Astronomia e astrofisica (doi:10.1051/0004-6361/202346418).

Il team è composto da MC Baglio (Centro per la fisica planetaria, le particelle e l’astrofisica, NYU Abu Dhabi, Emirati Arabi Uniti) [NYU Abu Dhabi]; INAF – Osservatorio Astronomico di Brera, Merati, Italia [INAF Brera]); Coti Zelati (Istituto di Scienze Spaziali, UAB Campus, Barcellona, ​​​​Spagna [ICE–CSIC]; Istituto di Studi Spaziali della Catalogna (IEEC), Barcellona, ​​​​Spagna [IEEC]; Enav Perera); S. Campana (Enav Pereira); Bosquet (Dipartimento di Fisica Quantistica e Astrofisica, Università di Barcellona, ​​Spagna; Istituto per le Scienze dell’Universo, Università di Barcellona, ​​Spagna; IEEC); P Dafanzo (Enav Perera); S. Giaratana (INAF – Istituto di Radioastronomia, Bologna, Italia [INAF Bologna]; Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università di Bologna, Italia [Bologna]); M Giroletti (INAV Bologna; Bologna); F. Ambrosino (INAF – Osservatorio Astronomico di Roma, Roma, Italia [INAF Roma]); INAF – Istituto di Astrofisica e Astroplanetologia, Roma, Italia; Università di Roma La Sapienza, Roma, Italia); S. Crespi (NYU Abu Dhabi); UN. Miravale Zanon (Agenzia Spaziale Italiana, Roma, Italia; INAF Roma); X Hu (Osservatori dello Yunnan, Accademia Cinese delle Scienze, Kunming, Cina; laboratorio chiave Per lo studio della struttura e dell’evoluzione dei corpi celesti, Accademia Cinese delle Scienze, Kunming, Cina); Dott.. Li (Osservatori Astronomici Nazionali, Accademia Cinese delle Scienze, Pechino, Cina; Università dell’Accademia Cinese delle Scienze, Pechino, Cina; Centro di ricerca sulle piattaforme di calcolo intelligenti, Laboratorio Zhejiang, Hangzhou, Cina); Ji Li (Laboratorio chiave per la ricerca sulle galassie e la cosmologia, Osservatorio Astronomico di Shanghai, Dipartimento di Astronomia, Università di Scienza e Tecnologia della Cina, Hefei, Cina; College di Astronomia e Scienze Spaziali, Università di Scienza e Tecnologia della Cina, Hefei, Cina ); Wang (Istituto Frontiers di Astronomia e Astrofisica, Università Normale di Pechino, Pechino, Cina); DM Russell (New York Abu Dhabi); DF Torres (INAF Brera; IEEC; Istituto Catalano di Ricerca e Studi Avanzati, Barcellona, ​​Spagna); Alaparta (New York Abu Dhabi); P. Casella (INAF Roma); S. Covino (Enav Pereira); DM Bramic (NYU Abu Dhabi, Dipartimento di Ingegneria, NYU Abu Dhabi, Emirati Arabi Uniti); Di Martino (INAF – Osservatorio Astronomico di Capodimonte, Napoli, Italia); Mendes (Istituto Astronomico Kaptein, Università di Groningen, Groningen, Paesi Bassi); SE Mota (INAF Perera); UN. Papito (inaf Roma); con Me. Saikia (New York Abu Dhabi); e f. Vincentelli (Istituto di Astrofisica delle Isole Canarie, Tenerife, Spagna; Dipartimento di Astrofisica, Università di La Laguna, Tenerife, Spagna).

L’Osservatorio Europeo Australe (ESO) fornisce alla comunità scientifica globale i mezzi per svelare i segreti dell’universo a beneficio di tutti. Progettiamo, costruiamo e gestiamo osservatori terrestri all’avanguardia, utilizzati dalla comunità astronomica per affrontare domande allettanti e diffondere il fascino dell’astronomia, e per promuovere la collaborazione internazionale nel campo dell’astronomia. L’Assemblea è stata fondata come organizzazione intergovernativa nel 1962 e oggi gode del sostegno di 16 Stati membri (Austria, Belgio, Repubblica Ceca, Danimarca, Finlandia, Francia, Germania, Irlanda, Italia, Paesi Bassi, Polonia, Portogallo, Spagna, Svezia , Regno Unito e Svizzera). ), con il Cile come paese ospitante e l’Australia come partner strategico. Il quartier generale, il planetario e il centro visitatori dell’ESO, ESO Supernova, si trova vicino a Monaco, in Germania, mentre il deserto cileno di Atacama, un posto meraviglioso con condizioni uniche per l’osservazione del cielo, ospita i nostri telescopi. L’ESO gestisce tre siti di monitoraggio: La Silla, Paranal e Chajnantour. Al Paranal, l’ESO gestisce il Very Large Telescope insieme al Very Large Telescope Interferometer (VLTI) e telescopi per sondaggi come VISTA. Sempre al Paranal, l’ESO ospiterà e gestirà il telescopio Cherenkov Southern Array, l’osservatorio di raggi gamma più grande e sensibile al mondo. A Chagnantour, in collaborazione con partner internazionali, l’ESO gestisce ALMA, una struttura che monitora i cieli su scala millimetrica e submillimetrica. A Cerro Armazones, vicino al Paranal, stiamo costruendo “l’occhio più grande del mondo per guardare il cielo”: l’ELT (Extremely Large Telescope) dell’ESO. Dai nostri uffici a Santiago (Cile), supportiamo lo sviluppo delle nostre attività nel Paese e ci impegniamo nei confronti dei partner cileni e della comunità cilena.

ALMA, (Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array) è una struttura astronomica internazionale frutto di una collaborazione tra l’ESO, la National Science Foundation (NSF) degli Stati Uniti e gli Istituti nazionali di scienze naturali del Giappone (NINS, National Institutes of Natural Sciences ). ) in cooperazione con la Repubblica del Cile. ALMA è finanziata dall’ESO per conto dei suoi Stati membri; da NSF in collaborazione con il National Research Council of Canada (NRC) e il National Science and Technology Council (NSTC) di Taiwan, e da NINS, in collaborazione con l’Accademia di Sinica (AS) di Taiwan e il Korea Astronomy and Space Institute delle Scienze (CASI). La costruzione e le operazioni di ALMA sono guidate dall’ESO per conto dei suoi Stati membri; e dal National Radio Astronomy Observatory (NRAO), gestito da Associated Universities, Inc. (AUI), per conto del Nord America; e l’Osservatorio Astronomico Nazionale del Giappone (NAOJ) per conto dell’Asia orientale. L’Osservatorio Congiunto ALMA (JAO) per il progetto fornisce leadership e gestione unificate per l’istituzione, il funzionamento e il funzionamento di ALMA.

Le traduzioni dei comunicati stampa dell’ESO vengono effettuate dai membri della rete di divulgazione scientifica dell’ESO (ESON), che comprende esperti di sensibilizzazione e comunicatori scientifici provenienti da tutti i paesi membri dell’ESO e oltre..

Il nodo spagnolo della rete ESON è rappresentato da J. Miguel Mas Hess e Natalia Ruiz Zelmanovich.

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Barcellona, ​​Spagna
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Questa è una traduzione del comunicato stampa dell’ESO 2315.