Per più di due decenni, gli astronomi hanno monitorato sistematicamente le misteriose fonti di raggi gamma ad alta energia.
Uno, tuttavia, è passato inosservato: la più luminosa sorgente non identificata di raggi gamma nella Via Lattea. Sembrava provenire da un sistema binario distante 2.740 anni luce, ma è stata trovata solo una delle stelle.
Ora gli astronomi hanno risolto il mistero e scoperto una seconda stella esaminando i dati sui raggi gamma dal 2008 al 2018. Insieme, le due stelle costituiscono uno dei sistemi binari più strani che abbiamo mai visto.
“Il sistema stellare binario e la stella di neutroni nel suo cuore, ora noto come PSR J1653-0158, hanno stabilito nuovi record”, ha detto l'astronomo Lars Nieder dell'Istituto Albert Einstein di Hannover in Germania.
“Abbiamo scoperto la danza galattica di un superpeso con un peso leggero: una stella di neutroni, con una massa appena più del doppio della massa del nostro Sole, è estremamente pesante. Il suo compagno ha una densità circa sei volte maggiore, ma solo l'1% della massa del nostro Sole.
“Questa 'strana coppia' ruota ogni 75 minuti, più velocemente di tutti i binari comparabili conosciuti.”
Dal 2009 si pensa che i raggi gamma rilevati dal sistema debbano essere prodotti da una pulsar gamma. Quindi, nel 2014, i raggi X e le osservazioni ottiche di una sorgente di raggi gamma hanno scoperto una stella variabile con un periodo di 75 minuti.
Era una minuscola stella compagna e gli astronomi credevano che il periodo di 75 minuti corrispondesse al periodo orbitale e che la seconda stella fosse la fonte dei raggi gamma.
La seconda stella era considerata una pulsar. È un tipo di stella di neutroni a rotazione rapida che emette radiazioni dai suoi poli mentre ruota. Questi raggi sono un po 'come un faro, che lampeggia (o pulsa) oltre l'osservatore alla velocità di rotazione della stella.
Tuttavia, la pulsar ruota molto rapidamente, più di 500 volte al secondo. Le pulsar millisecondi girano estremamente velocemente; questo è ciò che compone la parte “millisecondo” del loro nome. Ma il PSR J1653-0158 ha una delle velocità di rotazione più elevate mai osservate nelle pulsar.
Inoltre, la stella ha un campo magnetico molto debole.
Il satellite è anche piuttosto strano, poiché ha una massa incredibilmente bassa. Il team crede che sia una nana bianca di elio che è stata assorbita dalla pulsar. Un tale sistema è noto come sistema binario della vedova nera.
“Il resto della stella nana orbita intorno alla pulsar 1,3 volte la distanza Terra-Luna in soli 75 minuti a oltre 700 chilometri al secondo”, ha detto Nieder.
“Questa coppia insolita potrebbe essere nata da un sistema binario estremamente vicino in cui la materia fluiva inizialmente da una stella compagna a una stella di neutroni, aumentandone la massa e facendola ruotare sempre più velocemente, indebolendo contemporaneamente il suo campo magnetico.”
Visualizzazione del sistema (in basso) rispetto alla Terra e alla Luna (in alto). (Knispel / Clark / Max Planck Institute for Gravitational Physics / NASA).
Questa ipotesi è confermata da studi su un gruppo di onde radio. Se la pulsar le emette, non possiamo rilevarle; ciò potrebbe essere dovuto al fatto che il sistema è circondato da una densa nuvola di materiale proveniente da una stella nana. La radiazione gamma potrebbe essere penetrata in questa nuvola, ma non le onde radio.
In ogni caso, la PSR J1653-0158 è solo la seconda pulsar millisecondo rilevata che non emette onde radio rilevabili.
“In sistemi binari come quello che abbiamo ora scoperto, le pulsar sono chiamate 'vedove nere' perché, come i ragni con lo stesso nome, mangiano i loro partner, per così dire”, ha detto Clarke.
“La pulsar vaporizza la sua compagna con le radiazioni, riempiendo il sistema stellare di plasma impenetrabile alle onde radio”.
Lo studio è pubblicato su The Astrophysical Journal Letters.
