Ogni 4 millisecondi, una stella morta fa esplodere un potente fascio di radiazioni verso il nostro pianeta. In un nuovo studio pubblicato l'11 marzo sul database pre-stampa arXiv, i ricercatori descrivono questo sfortunato sistema stellare binario, una rara classe di oggetti celesti noti come pulsar vedova nera. Proprio come il ragno cannibale da cui questo tipo di sistema prende il nome, il membro più grande della coppia sembra intenzionato a divorare e distruggere il suo compagno più piccolo. (Nei ragni, le femmine sono spesso più grandi dei maschi.)
Tuttavia, non ci sarà una rapida morte per questa vedova nera; la stella più grande sembra uccidere il suo partner molto più lentamente. Nel corso di centinaia o migliaia di anni, la stella più grande ha risucchiato la materia dalle vicinanze della stella più piccola, mentre contemporaneamente ha fatto esplodere la piccola stella con fasci stroboscopici di energia, che spingono ancora più materia nello spazio.
Un giorno, è possibile che la stella più grande possa divorare completamente quella più piccola, ha spiegato a Live Science l'autrice principale dello studio Emma van der Wateren, dottoranda presso l'Istituto olandese di radioastronomia (ASTRON). Ma, prima di allora, gli scienziati sperano di studiare questo strano sistema. Monitorando tra gli impulsi notevolmente costanti della stella più grande le irregolarità improvvise, gli autori dello studio sperano che questa pulsar possa aiutarli a rilevare rare increspature nel tessuto dello spazio-tempo conosciute come onde gravitazionali.
"Per rilevare le onde gravitazionali, c’è bisogno di molte pulsar particolarmente stabili", ha dichiarato van der Wateren. "E a differenza delle precedenti pulsar vedova nera che sono state scoperte, questo sistema è molto stabile".
Gli scienziati hanno scoperto il sistema stellare J0610-2100 a circa 10.000 anni luce dalla Terra nel 2003, quando hanno notato la sua pulsazione periodica con un radiotelescopio.
Queste stelle morte sono altamente magnetizzate, facendo esplodere fasci di radiazione elettromagnetica dai loro poli mentre ruotano. Quando uno di questi raggi punta verso la Terra, l'effetto è come un faro, con la luce che lampeggia e si spegne mentre il raggio ci sfiora. Se la luce lampeggia una volta ogni 10 millisecondi o meno (come J0610−2100, che lampeggia ogni 3,8 millisecondi), allora la stella rientra in una categoria ancora più rara, chiamata pulsar millisecondo.
Molte pulsar millisecondi condividono le loro orbite con stelle compagne simili al Sole, che le pulsar divorano lentamente. Mentre le pulsar divorano i dischi rotanti di materia emessi dalla stella compagna, brillano di radiazioni a raggi X che possono essere individuate in tutta la galassia.
E a volte, una pulsar può prendere più materia dal suo compagno. Se la stella compagna di una pulsar ha una massa inferiore a un decimo della massa del sole terrestre, allora quel sistema stellare è chiamato pulsar vedova nera.
J0610−2100 è stata la terza pulsar vedova nera mai rilevata e sembra essere una delle più affamate. La stella compagna della pulsar misura solo 0,02 masse solari e completa un'orbita attorno alla pulsar ogni sette ore circa, secondo lo studio.
Per il loro nuovo articolo, van der Wateren e i suoi colleghi hanno analizzato 16 anni di dati del radiotelescopio da questo sistema stellare cannibale. Mentre il sistema è inequivocabilmente una pulsar vedova nera, il team è stato sorpreso di scoprire che mancavano alcune stranezze distintive. Ad esempio, il sistema stellare non ha mai mostrato ciò che è noto come un'eclissi radio, un fenomeno quasi universale in altre pulsar vedova nera.
"In genere, per una porzione dell'orbita binaria, le emissioni radio dalla pulsar scompaiono completamente", ha spiegato van der Wateren. "Questo si verifica quando la stella compagna si avvicina alla parte anteriore della pulsar, e tutto questo materiale irradiato che esce dalla compagna eclissa l'emissione di impulsi dalla pulsar". Nel corso di 16 anni, il sistema stellare non ha mai mostrato alcuna irregolarità temporale, cioè improvvise, piccole differenze nella tempistica dell'impulso di una pulsar rispetto alle previsioni degli astronomi.
L'assenza di questi due fenomeni comuni è difficile da spiegare, ha affermato van der Wateren. Potrebbe essere che la linea di vista su questa pulsar sia distorta in modo che le eclissi radio non siano evidenti ai telescopi terrestri, o forse la stella compagna della pulsar non viene irradiata con la stessa forza di altre pulsar conosciute che mostrano queste caratteristiche. Ma in ogni caso, questo sistema vedova nera è incredibilmente stabile e prevedibile, il che lo rende un candidato perfetto per rilevare le onde gravitazionali, secondo i ricercatori.
Queste onde (predette per la prima volta da Albert Einstein) si verificano quando gli oggetti più massicci dell'universo interagiscono, come quando buchi neri o stelle di neutroni si scontrano. Le onde si increspano attraverso il tempo e lo spazio alla velocità della luce, deformando il tessuto dell'universo mentre passano.
Un modo in cui gli astronomi sperano di rilevare le onde gravitazionali è monitorando dozzine di pulsar millisecondi contemporaneamente utilizzando sistemi chiamati array di temporizzazione pulsar. Se ogni pulsar nell'array sperimentasse improvvisamente un'irregolarità temporale nello stesso periodo, ciò potrebbe essere la prova che qualcosa di massiccio, come un'onda gravitazionale, ha interrotto i loro impulsi sulla strada per la Terra.
"Non abbiamo ancora rilevato onde gravitazionali in questo modo", ha dichiarato van der Wateren. "Ma penso che ci stiamo avvicinando. Questo è ciò che rende la scoperta di pulsar vedova nera, altamente prevedibili come questa, così importante" ha aggiunto van der Wateren.
A causa delle loro eclissi radio e irregolarità temporali, le pulsar vedova nera sono raramente buoni candidati per il rilevamento delle onde gravitazionali. Ma J0610-2100 potrebbe essere un'eccezione e la sua semplice esistenza suggerisce che potrebbero esserci anche altre eccezioni adatte allo scopo là fuori. Come il suo omonimo aracnide, il morso cannibale di questa vedova nera può servire a uno scopo più grande.