Gli scienziati hanno osservato una stella nana bianca e una nana rossa scontrarsi emettendo impulsi radio ogni due ore
Un team internazionale di astronomi ha rintracciato una serie di misteriosi impulsi radio che riconducono a una sorgente senza precedenti. A partire da un decennio fa, gli astronomi hanno rilevato un impulso di emissione radio ogni due ore, proveniente dalla direzione dell’Orsa Maggiore. Dopo aver combinato le osservazioni di più telescopi, il team è stato ora in grado di rivelare il colpevole: un sistema binario con una stella morta. Secondo il nuovo studio, una nana rossa e una nana bianca orbitano l’una attorno all’altra così strettamente che i loro campi magnetici interagiscono. Ogni volta che si scontrano, il che avviene ogni due ore, l’interazione emette un lungo segnale radio. Sebbene in precedenza fossero stati rilevati lunghi impulsi radio solo verso stelle di neutroni, la nuova scoperta dimostra che anche il movimento delle stelle all’interno di un sistema binario può emettere lampi radio di lungo periodo.
Ripetizione dei segnali
“Ci sono diverse stelle di neutroni altamente magnetizzate, o magnetar, che sono note per esibire impulsi radio con un periodo di pochi secondi” ha affermato l’astrofisico della Northwestern e coautore dello studio Charles Kilpatrick. “Alcuni astrofisici hanno anche sostenuto che le sorgenti potrebbero emettere impulsi a intervalli di tempo regolari perché ruotano, quindi vediamo l’emissione radio solo quando la sorgente ruota verso di noi. Ora, sappiamo che almeno alcuni transienti radio di lungo periodo provengono da binarie. Ci auguriamo che questo motivi i radioastronomi a localizzare nuove classi di sorgenti che potrebbero derivare da binarie di stelle di neutroni o magnetar“.
Gli impulsi sono stati scoperti per la prima volta lo scorso anno durante un’analisi degli archivi del Low Frequency Array (LOFAR), il più grande radiotelescopio che opera alle frequenze più basse osservabili dalla Terra. Esaminando i dati si è scoperto che il primo impulso è apparso nel 2015. Quando sono stati successivamente setacciati altri dati di archivio dalla stessa area di cielo, gli astronomi hanno visto altri sei impulsi.
Come un breve lampo di luce, ma in forma radio, ogni impulso dura da secondi a minuti. E, stranamente, gli impulsi si ripetono a intervalli regolari, come un orologio cosmico che ticchetta una volta ogni due ore. Negli ultimi anni, gli astronomi hanno scoperto sempre più lampi radio veloci (FRB) ma gli impulsi radio dello studio, sono un evento molto più raro.
“Gli impulsi radio sono molto simili agli FRB, ma hanno lunghezze diverse“, ha detto Kilpatrick. “Gli impulsi hanno energie molto più basse degli FRB e di solito durano diversi secondi, al contrario degli FRB che durano millisecondi. C’è ancora una questione importante se ci sia un continuum di oggetti tra i transienti radio di lungo periodo e gli FRB, o se siano popolazioni distinte“.
Osservazioni radio
Curiosi di conoscere le fonti degli impulsi, il team ha ottenuto osservazioni di follow-up dall’Osservatorio MMT in Arizona e dall’Osservatorio McDonald in Texas. Tali osservazioni hanno rivelato che la fonte non era una stella lampeggiante, ma due stelle che pulsavano insieme. Situate a soli 1.600 anni luce dalla Terra, le due stelle orbitano attorno a un comune centro di gravità, compiendo una rivoluzione completa ogni 125,5 minuti.
Per confermare queste scoperte, Kilpatrick ha utilizzato l’accesso remoto della Northwestern al Multiple Mirror Telescope (MMT) in Arizona per osservare il sistema durante il suo intero ciclo di due ore. “L’accesso privato della Northwestern al MMT ha reso possibile questa scienza, che altrimenti non sarebbe stata possibile“, ha affermato.
Queste osservazioni hanno permesso a Kilpatrick di tracciare le variazioni nel movimento del sistema e di ottenere spettri ottici dalla nana rossa. Prendendo la luce emessa da una stella e dividendola nei suoi colori componenti (o spettri), Kilpatrick è stato in grado di ottenere informazioni sulla stella stessa.
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La danza della stella morta
“Le linee spettroscopiche in questi dati ci hanno permesso di determinare che la nana rossa si muove avanti e indietro molto rapidamente con esattamente lo stesso periodo di due ore degli impulsi radio“, ha detto Kilpatrick. “Questa è una prova convincente che la nana rossa è in un sistema binario“.
Il movimento “avanti e indietro”, simile a una danza, sembrava essere dovuto alla gravità di una stella compagna che trascinava la nana rossa. Calcolando con precisione la variazione di questi movimenti, Kilpatrick misurò la massa della compagna molto più debole. La massa calcolata si allineava con la massa tipica di una nana bianca. Mentre le nane bianche possono variare da una massa bassa a una media, come il nostro sole, le nane rosse sono sempre molto più piccole e fredde.
“In quasi tutti gli scenari, la sua massa e il fatto che sia troppo debole per essere vista significa che deve essere una nana bianca“, ha detto Kilpatrick. “Questo conferma l’ipotesi principale per l’origine binaria della nana bianca ed è la prima prova diretta che abbiamo per i sistemi progenitori dei transienti radio di lungo periodo“.
In futuro, gli astronomi hanno in programma di studiare più in dettaglio l’emissione ultravioletta della sorgente binaria, denominata ILTJ1101. I risultati potrebbero aiutare a determinare la temperatura della nana bianca e a rivelare di più sulla storia delle nane bianche e rosse.
Per saperne di più
- Leggi l’articolo originale su Northwestern University
- Leggi il paper scientifico intitolato “Sporadic radio pulses from a white dwarf binary at the orbital period” pubblicato su Nature Astronomy
