Nuova mappa delle millisecond pulsar nella nostra galassia
Il satellite per lo studio di raggi gamma dà un fondamentale contributo alla scoperta di nuove millisecond pulsar nella Via Lattea. Stelle che ruotano con una tale regolarità che potrebbero anche costituire un sistema GPS per trovare le onde gravitazionali, l’unico tassello mancante alla Teoria della Relatività Generale.
In meno di tre mesi i radioastronomi hanno identificato quasi una ventina di nuove millisecond pulsar. Si tratta di antichissime stelle di neutroni rotanti che riprendono vita assorbendo materia da una stella vicina, talvolta fino a consumarla pressoché completamente. Una sorta di vedove nere del cosmo. Queste pulsar sono al contempo gli orologi più precisi in natura, e per questo potrebbero aiutarci ad aggiungere l’unico tassello mancante alla Teoria della Relatività Generale di Albert Einstein: la rivelazione diretta delle onde gravitazionali. Questa scoperta è stata possibile grazie alle indicazioni fornite da Fermi, la missione satellitare della Nasa dedicata allo studio della radiazione gamma, alla quale l’Italia partecipa con l’Agenzia Spaziale Italiana (ASI), l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) e l’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF). con l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), l’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) e l’Agenzia SpazIl risultato viene presentato oggi a Washington durante la conferenza internazionale dell’American Astronomical Society.
Una pulsar è ciò che rimane dell’esplosione di una stella di grande massa. E’ una sorta di nocciolo densissimo che eredita un intenso campo magnetico, e ruota molto velocemente su se stesso. Ma, poiché durante questa rotazione emette particelle accelerate e radiazione su una banda molto ampia amplissima (dal radio ai raggi gamma), col tempo tende a esaurirsi. Le più antiche fra le pulsar sono anche le più veloci. Si chiamano millisecond pulsar e ruotano centinaia di volte al secondo. Sono così veloci perché hanno fatto parte di un sistema binario, e sono riuscite a procrastinare la loro fine “succhiando” materia dalla stella compagna. In questo modo è come se fossero ringiovanite: grazie all’acquisizione di altra materia riescono a guadagnare nuova accelerazione nella loro rotazione. Quattro delle pulsar appena scoperte, poi, sono in sistemi binari con stelle la cui massa è stata consumata fino a ridursi a non più di dieci volte la massa di Giove. Vengono per questo chiamate “vedove nere” (black widows): perché a forza di succhiare materia stanno esaurendo la stella compagna che ha consentito loro di riprender vita.
La prima millisecond pulsar fu scoperta 28 anni fa e da allora ne sono state trovate solamente una sessantina nella nostra galassia: a causa della bassissima intensità della loro emissione radio sono, infatti, oggetti che è molto difficile individuare con una ricerca svolta “alla cieca” perlustrando l’intera volta celeste. Quello che ha fatto Fermi è fornire ai radioastronomi una mappa del cielo, che si è rivelata una vera a e propria mappa del tesoro. Nelle vicinanze del disco della nostra galassia, Fermi ha individuato un centinaio di sorgenti gamma ben localizzate ma non identificate, cioè prive di associazione certa con sorgenti note ad altre lunghezza d’onda. I radioastronomi hanno osservato alcune di queste sorgenti e hanno scoperto delle sorgenti radio che si sono rivelate velocissime pulsar. Dopo la sorpresa, hanno capito di avere in mano un metodo straordinario che permette loro di andare a colpo sicuro. Sfruttando cinque fra i più potenti telescopi radio al mondo, hanno iniziato ad analizzare tutte le sorgenti gamma potenzialmente interessanti: nel giro di pochi mesi hanno riconosciuto ben 17 millisecond pulsar. Queste particolari pulsar sono stelle ancora poco conosciute, quindi grandi speranze vengono riposte dai ricercatori su questa scoperta per la comprensione della natura e della evoluzione di queste esotiche sorgenti astrofisiche.
Ma questo risultato è importante anche per un’altra ragione. Le millisecond pulsar sono sul lungo periodo gli orologi più precisi che esistano in natura, e fanno concorrenza agli orologi atomici costruiti dall’uomo. Il monitoraggio dei cambiamenti temporali in un “dispositivo” così preciso ed esteso su tutto il cielo potrebbe permettere di rivelare per la prima volta in modo diretto le onde gravitazionali, che rappresentano il tassello mancante alla verifica sperimentale della Teoria della Relatività Generale. Monitorando le variazioni del periodo di rotazione indotte dalla deformazione della struttura dello spaziotempo dovuto alle onde gravitazionali, questa costellazione di millisecond pulsar appena scoperta potrebbe così venire a costituire una sorta di sistema GPS per la rivelazione della radiazione di fondo gravitazionale.
“Fino all’avvento di Fermi si conoscevano solo una manciata di pulsar gamma, sottolinea Ronaldo Bellazzini, responsabile dell’esperimento Fermi per l’INFN. In poco più di un anno Fermi ha scoperto diverse decine di nuove pulsar fra cui numerose rotanti attorno al loro asse anche centinaia di volte al secondo. Ma non solo – prosegue Bellazzini – ora Fermi ha iniziato a giocare a ruoli invertiti rispetto ai telescopi radio: mentre prima erano questi a consegnarci la ricetta con cui cercare questi oggetti esotici e misteriosi, ora è Fermi a indicare ai grandi telescopi radio dove puntare le loro sensibilissime antenne per individuare questi deboli ma estremamente precisi orologi cosmici”.
“I più sorpresi sono stati proprio i colleghi radioastronomi” dice Patrizia Caraveo, responsabile per l’INAF dello sfruttamento scientifico dei dati Fermi. “Dopo avere passato anni a scandagliare il cielo per scovare ad una ad una con grande fatica le pulsar velocissime, adesso non possono credere che qualcuno dica loro dove andare a guardare. Così facendo risparmiano tempo di osservazione e tempo di calcolo dedicato all’analisi dei dati, e al contempo la loro produttività è aumentata in modo vertiginoso. Se si premiasse la produttività degli astronomi, avrebbero diritto ad un bonus sostanzioso”. “Inoltre – prosegue Caraveo – questo risultato, oltre ad aumentare in modo considerevole il numero di pulsar superveloci nella nostra galassia, dimostra che l’emissione gamma è una caratteristica comune a questo tipo di oggetti. Si tratta di un grande risultato della missione Fermi, risultato sul quale nessuno avrebbe scommesso appena qualche mese fa”.
“L’accurata elaborazione dei dati di Fermi effettuata presso l’ASI Science Data Center, il centro elaborazione dati scientifici dell’Agenzia Spaziale Italiana a Frascati, sta contribuendo in modo determinante al successo di questa missione, consentendo alla comunità scientifica di sfruttare al meglio e rapidamente i dati rilevati dal satellite” fa notare Paolo Giommi, responsabile del centro per l’ASI.
Con questo risultato Fermi aggiunge un’altra chicca alla lunga serie di successi inanellati durante il suo primo anno e poco più di attività. Successi che gli hanno fatto conquistare il secondo posto nella classifica di Science delle scoperte scientifiche più importanti dello scorso anno. Il 2010 si apre così sotto i migliori auspici.
