LA RICERCA

Stelle, esperimento made in Italy svela i misteri delle Pulsar

Osservato il grado di polarizzazione più elevato della Vela Pwn mai misurato in una sorgente celeste. Pubblicata su “Nature”, la scoperta è frutto della collaborazione tra Nasa e Asi, grazie alla tecnologia degli Istituti nazionali di fisica nucleare e astrofisica

22 Dic 2022

Paolo Marelli

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È una scoperta importante per la ricerca astrofisica e lo studio delle stelle. E parla italiano. La prestigiosa rivista “Nature” ha pubblicato il risultato ottenuto dalla collaborazione internazionale dell’esperimento Imaging X-ray Polarimetry Explorer (Ixpe), un satellite, frutto di una collaborazione tra Nasa e Asi (la nostra Agenzia spaziale), che è dotato di innovativi rivelatori sviluppati, realizzati e testati dall’Infn (Istituto nazionale di fisica nucleare) e dall’Inaf (Istituto nazionale di astrofisica). Ixpe è stato in grado di osservare la polarizzazione della luce nella banda X dalla Vela Pwn e di studiare il vento prodotto dalla sua pulsar.

Nel mirino la costellazione Vela

Più in dettaglio: le pulsar sono stelle di neutroni che ruotano rapidamente ed emettono un vero e proprio vento, composto da particelle di alta energia e permeato da campi magnetici, che può scontrarsi con il gas che incontra sul suo cammino. Da questo scontro è prodotta radiazione di sincrotrone che letteralmente “accende” le nebulose. Un’indagine sulle proprietà della luce proveniente da uno di questi oggetti celesti, la Vela Pulsar Wind Nebula (Pwn), osservabile nella direzione della costellazione della Vela, nel cielo australe, mostra come essa risulti polarizzata. 

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Questo aspetto fornisce importanti indicazioni sulla distribuzione e sulla geometria dei campi magnetici che caratterizzano la pulsar, e dalle quali dipende la direzione di emissione del vento di particelle responsabile della radiazione di sincrotrone all’origine della luminosità della nebulosa circostante. 

Perché questa scoperta è importante

Prodotta circa 12000 anni fa a seguito dell’esplosione di una stella, la nebulosa della Vela, insieme a quella del Granchio (risultato anch’essa di una supernova, talmente luminosa da essere visibile anche di giorno, come riportato da astronomi cinesi nel 1054), sono tra i più studiati oggetti celesti della loro tipologia. 

“Ixpe ha rivelato che i campi magnetici di Vela Pwn sono ben allineati con l’immagine nei raggi X della nebulosa”, dice Fei Xie, professoressa associata alla Guangxi University e già post-doc presso l’Inaf di Roma, prima autrice dell’articolo pubblicato su “Nature”. “Questi campi formano delle strutture a forma di ciambella (dette tori) che circondano l’equatore della pulsar e i getti di emissione che partono dai poli della pulsar stessa. Ancora più sorprendentemente, il grado di polarizzazione misurato risulta essere molto elevato, superando il 60% in più regioni. Questo è il grado di polarizzazione più elevato mai misurato in una sorgente celeste nei raggi X ed è un valore prossimo al valore massimo permesso dalla fisica dell’emissione di sincrotrone”.

Un risultato che parla italiano

“L’alta polarizzazione vista da Ixpe, assieme alla distribuzione energetica costante (nel blu), suggerisce che gli elettroni non sono accelerati da processi di shock turbolenti, che risultano svolgere un ruolo predominante in altre sorgenti di raggi X, quali i resti di Supernova con strutture a guscio. A produrre un tale risultato, invece, potrebbe essere un processo non turbolento come la riconnessione magnetica”, spiega Roger W. Romani, astrofisico di Stanford coinvolto nell’analisi dei dati.

“Questa misura di polarizzazione in banda X, ottenuta da Ixpe, aggiunge un pezzo finora mancante al puzzle di Vela Pwn”, gli fa eco Alessandro Di Marco, ricercatore presso l’Inaf di Roma. Mentre Luca Baldini, ricercatore dell’Infn e dell’Università di Pisa, aggiunge che “il risultato è stato reso possibile dalle caratteristiche uniche degli strumenti, tutti Italiani, al piano focale dei tre telescopi di Ixpe, che non solo forniscono una sensibilità alla polarizzazione senza precedenti in questa banda di energia, ma permettono anche di misurare, fotone per fotone, la direzione d’arrivo e l’energia”. 

“Le misure di polarizzazione della Vela Pwn nei raggi X – conclude Immacolata Donnarumma, Asi Project Scientist – evidenziano quanto sia diversificata in sorgenti astrofisiche la struttura dei campi magnetici alla base dell’emissione X osservata”.

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