Un articolo pubblicato sulla rivista “Nature Astronomy” riporta la rilevazione di eclissi di raggi gamma in sistemi binari formati da una stella normale o da una nana bruna che hanno come compagna una pulsar che viene definita pulsar ragno perché rubano gas alla compagna comportandosi come una vedova nera. Un team di ricercatori ha usato i dati rilevati per oltre un decennio dal telescopio spaziale Fermi della NASA per trovare i casi in cui la stella passa di fronte alla pulsar. Sono stati identificati sette sistemi binari con una pulsar ragno che viene eclissata dalla sua compagna. Questa identificazione ha permesso di misurare la massa della pulsar, un risultato utile per condurre test sulla teoria delle relatività e capire il comportamento della materia in condizioni estreme.

Una stella di neutroni può rubare gas da una compagna, che si tratti di una stella normale o di una nana bruna. Anche una nana rossa è molto più grande di una pulsar perché una stella di neutroni è estremamente compatta, il motivo per cui la sua forza di gravità è enorme. In questo caso la pulsar che ruba il gas è chiamata in gergo redback, come una specie di vedova nera australiana. Quando la compagna della pulsar è molto più piccola, come una nana bruna, la pulsar viene chiamata semplicemente vedova nera.

Il telescopio spaziale Fermi ha accumulato anni di osservazioni, anche di pulsar. Ciò ha permesso di mappare le emissioni di raggi gamma che provengono dalle pulsar millisecondo e quindi dai sistemi binari formati da una pulsar di quel tipo e una compagna. Assieme a osservazioni a frequenze ottiche del moto delle compagne, ciò ha permesso di ricostruire le orbite dei sistemi e di conseguenza anche le masse dei due oggetti che formano ogni sistema.

L’inclinazione di un sistema binario rispetto alla Terra è un valore importante per misurare correttamente le masse. L’analisi delle osservazioni condotte con Fermi ha permesso di individuare i casi di eclissi in cui la compagna è passata di fronte alla pulsar ragno dal punto di vista terrestre. Questi passaggi permettono di misurare l’inclinazione del sistema e quindi di ottenere misurazioni precise delle masse dei suoi componenti.

La pulsar PSR B1957+20, o semplicemente B1957, la prima vedova nera individuata, ha riservato una sorpresa. Stime della sua massa la facevano ritenere assai massiccia, circa 2,4 volte il Sole, ma questo studio indica che, con l’inclinazione del sistema di 84°, la sua massa è attorno a 1,8 volte quella del Sole.

Le eclissi di queste pulsar possono essere usate anche per osservare effetti relativistici perché la gravità di una stella di neutroni può agire come una microlente gravitazionale aumentando temporaneamente la luminosità della compagna. La stima di quell’effetto può rappresentare un altro modo per misurare la massa della pulsar ma serviranno strumenti estremamente sensibili per poterlo fare.

Misurazioni precise della massa delle pulsar conosciute sono importanti per scoprire quelle massicce, vicine al limite tra stella di neutroni e buco nero. Le pulsar ragno rubano gas alle loro compagne e ciò potrebbe spingerle oltre quel limite. È un ulteriore motivo per cercarle e studiarle.