Una nuova pulsar spaventosamente veloce

Una nuova pulsar spaventosamente veloce Immagine in raggi di IGR J11014. Crediti: NASA/CXC/UC Berkeley/J.Tomsick et al & ESA/XMM-Newton, Optical: DSS; IR: 2MASS/UMass/IPAC-Caltech/NASA/NSF.

I ricercatori utilizzando tre differenti telescopi, il Chandra X-ray Observatory della NASA, l’XMM-Newton dell’ESA, entrambi di tipo spaziale e il Parkes radio telescope in Australia potrebbero aver trovato la pulsare più veloce mai vista prima.

La prova di questo record di velocità in parte deriva dalle caratteristiche evidenziate in questa immagine composita. Le osservazioni a raggi X da Chandra (in verde) e quelle di XXM-Newton (in viola) sono stati combinate con i dati in infrarosso ottenuti dal progetto 2MASS e dai dati ottici del Digitized Survey (di colore rosso, verde e blu) ma che nell’immagine appare in bianco.

La grande area diffusa di raggi X vista da XMM-Newton è stata prodotta quando una stella massiccia è esplosa come supernova, lasciando dietro di sè un campo di detriti, o resti di supernova, conosciuto come SNR MSH 11-61A. Le onde d’urto della supernova hanno riscaldato il gas circostante fino a diversi milioni di Kelvin, facendo sì che il resto di supernova iniziasse a a brillare in raggi X.

L’immagine di Chandra, mostrata nel riquadro (Chandra Close-Up), rivela una sorgente a raggi X dalla forma di cometa ben al di fuori del confine del resto di supernova. Questa sorgente consiste in un oggetto sferico con una lunga coda che si allunga per circa 3 anni luce. La stella luminosa nelle vicinanze e anche SNR MSH 11-61A sono probabilmente delle stelle non collegate con il resto di supernova che si trova dietro di esse.

La sorgente a raggi X di forma sferica, simile ad un punto, è stata scoperta dall’International Gamma-Ray Astrophysical Laboratory (INTEGRAL) ed è stata chiamata IGR J11014-6103 (o IGR J11014 più brevemente). Potrebbe essere una stella superdensa in rapida rotazione nota come pulsar, un tipo di stella di neutroni nelle sue fasi finali di evoluzione, che è stata espulsa durante l’esplosione di supernova. Se fosse così, essa si sta allontanando molto lontano dal centro del resto di supernova a milioni di chilometri all’ora.

L’interpretazione più accredita della coda di emssione in raggi X è che il vento nebulare della pulsar, ossia il vento di particelle molto energetiche prodotte dalla pulsar, sia stato spazzato via dietro il bow shock creato dall’alta velocità della pulsar. Un altro caso simile si è osservato nell’oggetto denominato PSR B1957 +20.

L’emissione allungata punta verso il centro della MSH 11-61A dove la pulsar si deve essere formata, ipotizzando così che l’immagine di Chandra sia quella di un vento nebulare di una pulsar e del suo bow shock. Un’altra caratteristica interessante dell’immagine Chandra, vista anche con XMM-Newton, è la debole coda in raggi X che si estende in alto a destra. La causa di questa caratteristica è sconosciuta, ma code simili sono state osservate in altre pulsar e anche nel caso in cui tali code non si allineano con la direzione della pulsar in movimento.

Sulla base di precedenti osservazioni, gli astronomi stimano che l’età di MSH 11-61A, come appare nell’immagine, è di circa 15 000 anni e si trova ad una distanza di circa 30 000 anni luce dalla Terra. Combinando questi valori con la distanza che la pulsar ha è emerso che la pulsar debba essersi allontanata dal centro di MSH 11-61A e si stima che IGR J11014 si muova a una velocità compresa tra 8,64 e 10,4 milioni di chilometri all’ora, pari a 12 volte maggiore della velocità del Sole attorno al centro della nostra Galassia.

L’unica altra stella di neutroni associata ad un resto di supernova che può rivaleggiare con tale velocità è il candidato trovato nel resto di supernova conosciuto come G350.1-0.3. La velocità di tale candidata stella di neutroni in questo sistema è stimato essere compreso tra i 4,8 e i 9,6 milioni di chilometri all’ora.

Le alte velocità stimate sia per IGR J11014 e la candidata stella di neutroni G350.1-0.3 sono preliminari e devono essere confermate. Se lo saranno, la spiegazione delle alte velocità della stella di neutroni rappresenta una sfida importante ai modelli esistenti delle esplosioni di supernova.

Un importante risultato nella conclusione che IGR J11014 possa essere la più veloce pulsar in movimento è che le pulsazioni non sono state rilevate durante una ricerca scientifica con il Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization (CSIRO) , Parkers Radio Telescope. Questo mancanza di rilevazione non è sorprendente per una pulsar situata a circa 30 000 anni luce di distanza.

Tuttavia, ci sono altre prove che supportano l’interpretazione della pulsar. In primo luogo, la mancanza di osservazione di una controparte alla sorgente di raggi X in ottico o nell’infrarosso porta avanti l’idea che si tratti di una pulsar, dal momento che tali oggetti sono molto deboli a tali lunghezze d’onda. Inoltre, non ci sono apparenti differenze nella luminosità della sorgente tra le osservazioni XMM-Newton nel 2003 e le osservazioni di Chandra nel 2011, che è proprio il comportamento che ci si aspetta se IGR J11014 fosse una pulsar. Infine, lo spettro ai raggi X della sorgente, cioè, la firma in energia, è simile a quello che gli astronomi si aspettano di vedere nel caso di una pulsar.

Questi risultati sono stati pubblicati nel 10 maggio 2012 dal numero di The Astrophysical Journal Letters. Gli autori sono John Tomsick e Arash Bodaghee (University of California, Berkeley), Jerome Rodriguez e Sylvain Chaty (Università di Parigi, CEA Saclay), Fernando Camilo (Columbia University), Francesca Fornasini (UC Berkeley), e Farhid Rahoui (Harvard- Smithsonian Center for Astrophysics).

Il Marshall Space Flight Center della NASA in Huntsville, Alabama, gestisce il programma Chandra per il Science Mission Directorate della NASA, a Washington. La Smithsonian Astrophysical Observatory controlla la scienza di Chandra e le operazioni di volo da Cambridge, Mass.

Video: NASA/CXC/A. Hobart: