Quando una stella esaurisce il suo combustibile nucleare verso la fine della sua vita, subisce un collasso gravitazionale e perde i suoi strati esterni. Ciò si traduce in una magnifica esplosione nota come supernova, che può portare alla creazione di un buco nero, una pulsar o una nana bianca. E nonostante decenni di osservazione e ricerca, c'è ancora molto che gli scienziati non sanno di questo fenomeno.
Fortunatamente, le osservazioni in corso e gli strumenti migliorati stanno portando a tutti i tipi di scoperte che offrono possibilità di nuove intuizioni. Ad esempio, un team di astronomi con il Osservatorio Nazionale di Radioastronomia (NRAO) e la NASA hanno recentemente osservato a Premere 'Palla di cannone' allontanandosi dalla supernova che si crede l'abbia creata. Questa scoperta sta già fornendo informazioni su come le pulsar possono prendere velocità da una supernova.
La pulsar, denominata PSR J0002+6216 (J0002), si trova a circa 6.500 anni luce dalla Terra. È stato originariamente scoperto nel 2017 da scienziati cittadini che lavorano per un progetto chiamato [email protetta] , che si affida a volontari per analizzare i dati del Telescopio spaziale a raggi gamma Fermi della NASA (FGST). Finora questo progetto è stato responsabile della scoperta di 23 pulsar.
Tuttavia, è stata questa particolare scoperta ad essere particolarmente significativa. Da quando è stato scoperto per la prima volta, un team guidato da Frank Schinzel del Osservatorio Nazionale di Radioastronomia (NRAO) ha condotto osservazioni radio di follow-up utilizzando il Karl G. Jansky Array molto grande (VLA) nel Nuovo Messico. Questi hanno mostrato che la pulsar aveva una coda di particelle shockate e di energia magnetica che si estendeva per 13 anni luce dietro di essa.
Ancora più interessante era il fatto che questa coda puntasse verso il centro di un residuo di supernova situato a 53 anni luce dietro di essa (CTB 1). Questa coda era il risultato del rapido movimento della pulsar attraverso il gas interstellare, che ha provocato onde d'urto che producono energia magnetica e particelle accelerate nella sua scia. Come ha spiegato Shinzel in una recente NASA comunicato stampa :
“Grazie alla sua coda stretta simile a un dardo e a un angolo di visione fortuito, possiamo risalire direttamente al luogo di nascita di questa pulsar. Ulteriori studi su questo oggetto ci aiuteranno a capire meglio come queste esplosioni siano in grado di 'calciare' le stelle di neutroni a una velocità così elevata'.
Basandosi sui dati di Fermi, il team è stato in grado di misurare la velocità e la direzione in cui si stava muovendo la pulsar. Ciò è stato ottenuto attraverso una tecnica nota come 'temporizzazione delle pulsar', in cui i lampi di raggi gamma che si verificano con ogni rotazione della pulsar (nel caso di J0002, 8,7 volte al secondo) vengono utilizzati per tracciare il movimento.
Da ciò, il team ha determinato che J0002 stava viaggiando a una velocità di circa 1125 km/s (700 mps) o 4 milioni di km/h (2,5 milioni di mph). In passato, gli scienziati hanno osservato le pulsar viaggiare ad alta velocità, ma a una velocità media che era circa cinque volte più lenta: 240 km/s (150 mps). Come Dale Frail (un ricercatore della NRAO che faceva parte del team di scoperta) spiegato :
“I detriti dell'esplosione nel residuo di supernova originariamente si sono espansi più velocemente del movimento della pulsar. Tuttavia, i detriti sono stati rallentati dal loro incontro con il materiale tenue nello spazio interstellare, quindi la pulsar è stata in grado di raggiungerlo e superarlo'.
Il team ha anche determinato che la pulsar alla fine avrebbe raggiunto il guscio in espansione creato dalla supernova. All'inizio, i detriti in espansione della supernova si sarebbero mossi verso l'esterno più velocemente di J0002, ma dopo circa 5000 mila anni, l'interazione del guscio con il gas interstellare lo ha gradualmente rallentato. Entro 10.000 anni, che è quello che vedono ora gli astronomi, la pulsar era ben al di fuori del guscio.
Sebbene gli astronomi sappiano da tempo che le pulsar possono ottenere un calcio in velocità dalle esplosioni di supernova che le creano, non è chiaro come ciò accada. Una possibile spiegazione è che le instabilità nella stella in collasso potrebbero aver prodotto una regione di materia densa e lenta che ha iniziato a trascinare la stella di neutroni, accelerandola gradualmente lontano dal centro dell'esplosione.
CTB 1, visto qui in un'esposizione profonda che evidenzia la luce visibile del gas idrogeno. Credito e ©: Scott Rosen/NASA/GSFC
'Questa pulsar si sta muovendo abbastanza velocemente da sfuggire alla nostra Via Lattea', ha detto Frail. “Sono stati proposti numerosi meccanismi per produrre il calcio. Ciò che vediamo in PSR J0002+6216 supporta l'idea che le instabilità idrodinamiche nell'esplosione della supernova siano responsabili dell'alta velocità di questa pulsar.
Guardando al futuro, il team prevede di condurre ulteriori osservazioni utilizzando la VLA, la National Science Foundation's Array di base molto lungo (VLBA) e Osservatorio a raggi X Chandra della NASA . Si spera che questi follow-up forniscano ulteriori indizi su come questa pulsar abbia acquisito così tanta velocità, il che potrebbe fare molto per risolvere alcuni dei misteri che circondano ancora le esplosioni di supernova.
Questi risultati sono stati recentemente condivisi al 17a Divisione di Astrofisica delle Alte Energie (HEAD) meeting dell'American Astronomical Society, che si è tenuto dal 17 al 21 marzo a Monterey, California. Sono anche oggetto di uno studio che è in fase di revisione per la pubblicazione nell'ultimo numero diLe lettere del giornale di astrofisica.
