Gli astronomi hanno scoperto la pulsar radio più brillante al di fuori della nostra galassia

Quando una stella esplode e muore in una supernova, assume una sorta di nuova vita.

Le pulsar sono gli oggetti in rotazione estremamente rapida rimasti dopo che le stelle massicce hanno esaurito la loro scorta di carburante. Sono estremamente densi, con una massa simile al sole stipata in una regione delle dimensioni di una grande città.

Le pulsar emettono raggi di onde radio dai loro poli. Mentre quei raggi attraversano la Terra, possiamo rilevare impulsi rapidi centinaia di volte al secondo. Con questa conoscenza, gli scienziati sono sempre alla ricerca di nuove pulsar all'interno e all'esterno della nostra galassia, la Via Lattea.

Nella ricerca pubblicato questa settimana in Astrophysical Journal, dettagliamo le nostre scoperte sulla pulsar radio più luminosa mai scoperta al di fuori della Via Lattea.

Questa pulsar, denominata PSR J0523-7125, si trova nella Grande Nube di Magellano, una delle nostre galassie vicine più vicine, ed è più di dieci volte più luminosa di tutte le altre pulsar radio al di fuori della Via Lattea. Potrebbe essere anche più luminoso di quelli al suo interno.

Perché la PSR J0523-7125 non è stata scoperta prima?

Sono note più di 3,300 pulsar radio. Di questi, il 99 per cento risiede nella nostra galassia. Molti sono stati scoperti con il famoso radiotelescopio Parkes di CSIRO, Murryyang, nel Nuovo Galles del Sud.

Circa 30 radio pulsar sono state trovate al di fuori della nostra galassia, nelle Nubi di Magellano. Finora non ne sappiamo di più galassie lontane.

Gli astronomi cercano le pulsar cercando i loro segnali distintivi ripetuti nei dati del radiotelescopio. Questo è un compito ad alta intensità di calcolo. Funziona la maggior parte delle volte, ma questo metodo a volte può fallire se la pulsar è insolita: ad esempio molto veloce, molto lenta o (in questo caso) se il polso è molto ampio.

Un impulso molto ampio riduce il caratteristico "sfarfallio" che gli astronomi cercano e può rendere più difficile trovare la pulsar. Ora sappiamo che il PSR J0523-7125 ha un raggio estremamente ampio e quindi è sfuggito al rilevamento.

La Grande Nube di Magellano è stata esplorata più volte dal telescopio Parkes negli ultimi 50 anni, eppure questa pulsar non era mai stata avvistata. Allora come siamo riusciti a trovarlo?

Un oggetto insolito emerge nei dati ASKAP

I fasci di pulsar possono essere altamente polarizzati circolarmente, il che significa che il campo elettrico delle onde luminose ruota in un movimento circolare mentre le onde viaggiano attraverso spazio. Tali segnali polarizzati circolarmente sono molto rari e di solito emessi solo da oggetti con campi magnetici molto forti, come pulsar o stelle nane.

Volevamo individuare pulsar insolite difficili da identificare con i metodi tradizionali, quindi abbiamo deciso di trovarle rilevando specificamente segnali polarizzati circolarmente.

I nostri occhi non riescono a distinguere tra luce polarizzata e non polarizzata. Ma il radiotelescopio ASKAP, di proprietà e gestito dall'agenzia scientifica nazionale australiana CSIRO, ha l'equivalente di occhiali da sole polarizzati in grado di riconoscere eventi polarizzati circolarmente.

Quando si guardano i dati dal nostro ASKAP Variabili e transitori lenti (VAST), uno studente universitario ha notato un oggetto polarizzato circolare vicino al centro della Grande Nube di Magellano. Inoltre, questo oggetto ha cambiato luminosità nel corso di diversi mesi: un'altra proprietà molto insolita che lo ha reso unico.

Questo è stato inaspettato ed eccitante, dal momento che non c'erano pulsar o stelle nane conosciute in questa posizione. Abbiamo pensato che l'oggetto doveva essere qualcosa di nuovo. L'abbiamo osservato con molti telescopi diversi, a diverse lunghezze d'onda, per cercare di risolvere il mistero.

Oltre al telescopio Parkes (Murriyang), abbiamo usato quello spaziale Osservatorio Neil Gehrels Swift (per osservarlo alle lunghezze d'onda dei raggi X) e il Telescopio Gemelli in Cile (per osservarlo a lunghezze d'onda dell'infrarosso). Eppure non abbiamo rilevato nulla.

L'oggetto non potrebbe essere una stella, poiché le stelle sarebbero visibili nella luce ottica e infrarossa. Era improbabile che fosse una pulsar normale, poiché le pulsazioni sarebbero state rilevate da Parkes. Anche il telescopio Gemini non ha fornito una risposta.

Alla fine ci siamo rivolti al nuovo, altamente sensibile Radiotelescopio MeerKAT in Sud Africa, di proprietà e gestito dal South African Radio Astronomy Observatory. Le osservazioni con MeerKAT hanno rivelato che la sorgente è davvero una nuova pulsar, PSR J0523-7125, che ruota a una velocità di circa tre rotazioni al secondo.

Di seguito puoi vedere l'immagine MeerKAT della pulsar con "occhiali da sole" polarizzati accesi (a sinistra) e spenti (a destra). Se muovi il cursore, noterai che PSR J0523-7125 è l'unico oggetto luminoso quando gli occhiali sono accesi.

La nostra analisi ha anche confermato la sua posizione all'interno della Grande Nube di Magellano, a circa 160,000 anni luce di distanza. Siamo rimasti sorpresi di scoprire che la PSR J0523-7125 è più di dieci volte più luminosa di tutte le altre pulsar in quella galassia e forse la pulsar più luminosa mai trovata.

Cosa possono fare i nuovi telescopi

La scoperta del PSR J0523-7125 dimostra la nostra capacità di trovare pulsar "mancanti" usando questa nuova tecnica.

Combinando questo metodo con le capacità di ASKAP e MeerKAT, dovremmo essere in grado di scoprire altri tipi di pulsar estreme e forse anche altri oggetti sconosciuti che sono difficili da spiegare.

Le pulsar estreme sono uno dei pezzi mancanti nel vasto quadro della popolazione delle pulsar. Avremo bisogno di trovarne di più prima di poter comprendere veramente le pulsar nel quadro della fisica moderna.

Questa scoperta è solo l'inizio. ASKAP ha ora terminato i suoi sondaggi pilota e dovrebbe entrare in piena capacità operativa entro la fine dell'anno. Questo aprirà la strada a ancora più scoperte, quando il globale SKA (matrice di chilometri quadrati) la rete di telescopi inizia a osservare in un futuro non troppo lontano.

Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.

Credito immagine: impressione artistica del PSR J0523-7125 nella Grande Nube di Magellano. Carl Knox, Centro di eccellenza ARC per la scoperta delle onde gravitazionali (OzGrav), Autore previsto

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• Fonte: https://singularityhub.com/2022/05/05/astronomers-discovered-the-brightest-radio-pulsar-outside-our-galaxy/