Un articolo accettato per la pubblicazione sulla rivista “The Astrophysical Journal” riporta uno studio sul lungo filamento generato dalla pulsar catalogata come PSR J2030+4415, o semplicemente J2030. Martjin de Vries e Roger Romani dell’Università americana di Stanford hanno usato osservazioni condotte usando l’Osservatorio per i raggi X Chandra della NASA e di telescopi al suolo per studiare un filamento che ha una lunghezza stimata in circa 7 anni luce ed è composto di materia ma anche di antimateria. Emissioni di questo tipo da parte di pulsar potrebbero spiegare le rilevazioni di positroni nella Via Lattea.
Distante circa 1.600 anni luce dalla Terra, la pulsar J2030 ruota su se stessa circa 3 volte al secondo. Si tratta di un tipo di stella di neutroni, ciò che resta dopo la morte di una stella massiccia, che emette fortissimi impulsi elettromagnetici in modo regolare. Oltre a quegli impulsi, J2030 emette raggi gamma e un lunghissimo filamento di materiali che secondo Martjin de Vries e Roger Romani è dovuto alla combinazione della rotazione della pulsar e del suo campo magnetico, che determina l’accelerazione di particelle fino a velocità che si avvicina a quella della luce.
Martjin de Vries e Roger Romani stanno studiando J2030 da tempo e in un articolo pubblicato nel giugno 2020 sulla rivista “The Astrophysical Journal Letters” avevano già descritto il suo bow shock, cioè l’onda d’urto che la precedeva come l’acqua che si solleva di fronte a un natante in movimento, il plerione, cioè un tipo di nebulosa che si trova nei resti di una supernova come quella che ha generato J2030, e il filamento perciò avevano già fornito alcune descrizioni delle sue peculiarità.
Per le pulsar è normale generare venti di particelle cariche di energia ma di solito essere rimangono confinate all’interno del loro campo magnetico. J2030 viaggia nello spazio interstellare a una velocità di oltre 800.000 km/h perciò i venti che genera rimangono indietro. Davanti ad essa c’è invece il bow shock. Tra 20 e 30 anni fa, il movimento di quel bow shock sembra essersi fermato ed è stato raggiunto dalla pulsar.
A un certo punto, c’è stata una collisione tra la pulsar J2030 e il bow shock. Quella collisione ha probabilmente causato un’emissione di particelle con il vento di J2030 che ha combinato i suoi effetti con il campo magnetico interstellare. La conseguenza è stata che elettroni e positroni hanno cominciato a passare attraverso una sorta di perdita attorno alla pulsar come se si trattasse dell’ugello del motore di un razzo.
L’immagine in alto (X-ray: NASA/CXC/Stanford Univ./M. de Vries; Optical: NSF/AURA/Gemini Consortium) mostra una composizione delle osservazioni a raggi X di Chandra e a frequenze ottiche del telescopio Gemini alle Hawaii: sulla sinistra una parte del filamento emesso da J2030 e sulla destra un particolare della pulsar con il punto d’origine delle emissioni. L’immagine in basso (X-ray Credit: NASA/CXC/Stanford Univ./M. de Vries) mostra le osservazioni di Chandra del filamento nella sua completezza.
In passato, astronomi avevano rilevato grandi aloni attorno a pulsar che emettono raggi gamma che erano stati spiegati con la presenza di positroni carichi di energia. Tuttavia, in genere, quei positroni rimangono confinati attorno alla pulsar. D’altra parte, ci sono rilevatori che hanno captato la presenza di positroni nello spazio che raggiungono la Terra e astronomi hanno proposto varie possibili fonti.
Processi come quelli che portano all’emissione del filamento della pulsar J2030 potrebbero spiegare la presenza di positroni nello spazio interstellare. Si tratta di un ambiente abbastanza vuoto da permettere a particelle di antimateria di percorrere distanze molto lunghe senza incontrare materia che provocherebbe la disintegrazione di entrambe. Trovare altri casi di pulsar che emettono positroni nello spazio potrebbe confermare questa teoria.
