Un articolo pubblicato sulla rivista “The Astrophyiscal Journal” riporta uno studio della pulsar PSR J1023+0038, la quale ha mostrato un comportamento peculiare dato che per la prima volta sono state rilevate emissioni sia di luce visibile che di raggi X. Un team di ricercatori guidato da Alessandro Papitto dell’Istituto nazionale di astrofisica (INAF) ha usato il Telescopio nazionale Galileo alle Canarie e il telescopio spaziale XMM-Newton dell’ESA per catturare le diverse emissioni di quella che è classificata come pulsar al millisecondo per la sua rapidissima velocità di rotazione e offrire una spiegazione al suo comportamento.

Le pulsar al millisecondo costituiscono una situazione estrema anche per gli standard delle stelle di neutroni perché ruotano su se stesse centinaia di volte al secondo. Ciò significa che un oggetto sulla superficie dell’equatore di una pulsar al millisecondo viaggerebbe a una velocità attorno al 10% di quella della luce. Secondo i modelli quelle velocità di rotazione vengono raggiunge dopo miliardi di anni di evoluzione in sistemi binari in cui la pulsar ha una compagna a cui ruba gas che forma un disco di accrescimento che tra le altre cose ne accelera lentamente la rotazione.

All’interno della categoria delle pulsar al millisecondo ce n’è una ancor più peculiare, quella delle pulsar al millisecondo transizionali, le quali alternano in pochissime settimane fasi di pulsar con emissioni di raggi X a fasi di pulsar radio alimentate dalla rotazione di un campo magnetico molto intenso. Alessandro Papitto aveva cominciato a studiare queste strane pulsar per cercare di comprenderne i meccanismi di funzionamento già nel 2013. Assieme a vari collaboratori ha pubblicato un primo studio della pulsar PSR J1023+0038 sulla rivista “Nature Astronomy” nell’ottobre 2017. Vari membri di quel team e nuovi collaboratori hanno condotto il nuovo studio ora pubblicato su “The Astrophyiscal Journal”.

Alessandro Papitto ha paragonato la pulsar PSR J1023+0038 a un faro che insieme a rapidissimi lampi di luce emette in perfetta sincronia anche impulsi di raggi X. Filippo Ambrosino, un altro degli autori della ricerca e dell’INAF, ha aggiunto che quando il team ha pianificato le osservazioni pensava che la pulsar avrebbe oscillato tra le pulsazioni ottiche e quelle dei raggi X cambiando molto rapidamento il suo stato ma in realtà esse si verificano simultaneamente per decine di mintui, si spengono e tornano di nuovo insieme.

I modelli esistenti non hanno fornito spiegazioni per il comportamento della pulsar PSR J1023+0038 perciò il team di Alessandro Papitto ha proposto un nuovo scenario per spiegarlo. Esso si basa sull’emissione di un forte vento elettromagnetico che interagisce con il disco di accrescimento che circonda la pulsar. Quando quel vento colpisce i materiali nel disco crea una potentissima onda d’urto che accelera gli elettroni al suo interno a velocità elevatissime. Gli elettroni interagiscono con il campo magnetico del vento producendo una forte radiazione di sincrotrone che può essere osservata contemporaneamente nelle bande ottiche a ai raggi X.

Alessandro Papitto ha paragonato il comportamento della regione di shock tra il vento della pulsar e il disco di accrescimento a uno schermo in cui viene depositata energia che viene rapidamente irradiata tutta in una volta portando all’impulso osservato nelle bande ottiche e ai raggi X. In altre pulsar il disco di accrescimento raggiunge la superficie ma in PSR J1023+0038 i materiali vengono distrutti dal vento elettromagnetico a circa cento chilometri di distanza perciò non contribuiscono alla maggior parte delle emisisoni di raggi X e alla velocità di rotazione.

Il nuovo modello prevede un ritardo di poche centinaia di microsecondi tra il segnale ottico e quello di raggi X e ciò dovrà essere confermato da nuove osservazioni ancor più accurate. Si tratta di misurazioni complesse dal punto di vista tecnico e sarà utile usare ancora il fotometro SiFAP (Silicon Fast Astronomical Photometer) installato sul Telescopio nazionale Galileo. La nuova versione chiamata SiFAP2, che ha visto la cosiddetta prima luce il 14 novembre 2018, è ancor più versatile di quella usata dal team di Alessandro Papitto per gli studi della pulsar PSR J1023+0038 e, assieme alla versatilità del telescopio spaziale XMM-Newton, potrebbe permettere di compiere le verifiche richieste.

La pulsar PSR J1023+0038 ha confermato di essere un oggetto davvero interessante per le interazioni tra disco di accrescimento e campo magnetico. Le nuove scoperte compiute da Alessandro Papitto e dai suoi collaboratori stanno portando nuove informazioni su questi oggetti estremi.