Credits: University of Central Florida

Introduzione

L’Osservatorio di Arecibo della Fondazione Nazionale della Scienza a Porto Rico si è rivelato utile un’altra importante scoperta astronomica. Un team internazionale di scienziati, guidato dall’Università dell’East Anglia nel Regno Unito, ha trovato un sistema asimmetrico binario di stelle di neutroni utilizzando il potente radiotelescopio della struttura. Si ritiene che questo tipo di sistema stellare sia un precursore della fusione di sistemi di stelle di neutroni doppie come quello che il LIGO/Virgo hanno scoperto nel 2017. L’osservazione di LIGO/Virgo è stata importante perché ha confermato le onde gravitazionali associate alla fusione delle stelle di neutroni.

La chiave per comprendere l’espansione dell’universo

Il lavoro pubblicato da questo team l’8 luglio sulla rivista Nature indica che questi tipi specifici di sistemi formati da stelle di neutroni doppie possano essere la chiave per comprendere le collisioni di stelle morte e l’espansione dell’universo.

Nel 2017, gli scienziati di LIGO/Virgo hanno scoperto per la prima volta la fusione di due stelle di neutroni“, afferma il fisico Robert Ferdman, che ha guidato il team. “L’evento ha causato increspature delle onde gravitazionali attraverso il tessuto dello spazio-tempo, come previsto da Albert Einstein oltre un secolo fa. Ha confermato che il fenomeno dei brevi lampi di raggi gamma era dovuto alla fusione di due stelle di neutroni.”

Uno degli aspetti unici della scoperta del 2017 e di oggi è che questi sistemi sono composti da stelle che hanno masse molto diverse. Le attuali teorie sulla scoperta del 2017 si basano sul fatto che le masse delle stelle siano uguali o di dimensioni molto vicine.

Scienziato dell’Osservatorio Benetge Perera.

Il sistema a doppia stella di neutroni che abbiamo osservato mostra le masse più asimmetriche tra i sistemi di fusione conosciuti dell’universo“, afferma Benetge Perera, scienziato dell’UCF di Arecibo che ha scritto il documento. “In base a ciò che sappiamo da LIGO/Virgo e dal nostro studio, la comprensione e la caratterizzazione della popolazione asimmetrica di stelle di neutroni binarie di massa asimmetrica è vitale per l’astronomia delle onde gravitazionali“.

Perera, la cui ricerca è focalizzata su pulsar e onde gravitazionali, è entrata a far parte dell’Osservatorio Arecibo finanziato dall’NSF nel giugno 2019. La struttura, gestita dall’University of Central Florida attraverso un accordo di cooperazione con l’NSF, offre agli scienziati di tutto il mondo uno sguardo unico nello spazio grazie ai suoi strumenti specializzati e alla sua posizione vicino all’equatore.

La scoperta

Il team ha scoperto un’insolita pulsar, uno dei “fari” a stella di neutroni magnetizzati dello spazio profondo che emette onde radio altamente focalizzate dai suoi poli magnetici. La pulsar appena scoperta (nota come PSR J1913 + 1102) fa parte di un sistema binario, il che significa che è bloccata in un’orbita ferocemente stretta con un’altra stella di neutroni.

L’Osservatorio di Arecibo ha una lunga eredità di importanti scoperte sulle pulsar“, afferma Ashley Zauderer, responsabile del programma NSF. “Questo entusiasmante risultato mostra quanto la sensibilità unica della struttura sia incredibilmente rilevante per le indagini scientifiche nella nuova era dell’astrofisica multi-messenger.”

Le stelle di neutroni sono i resti di stella morte in seugito ad un’esplosione di supernova. Sono costituiti dalla materia più densa conosciuta, che racchiude centinaia di migliaia di volte la massa della Terra in una sfera delle dimensioni di una città come New York.

In circa mezzo miliardo di anni le due stelle di neutroni si scontreranno, rilasciando quantità sorprendenti di energia sotto forma di onde gravitazionali e luce. Quella collisione è ciò che il team LIGO/Virgo ha osservato nel 2017. L’evento non è stato sorprendente, ma l’enorme quantità di materia espulsa dalla fusione e la sua luminosità è stata inaspettata, ha detto Ferdman.

La maggior parte delle teorie su questo evento ipotizzano che le due stelle di un sistema binario abbiano masse molto simili“, afferma Ferdman. “Ma la nostra scoperta cambia questi presupposti, questo sistema appena scoperto è insolito perché le masse delle sue due stelle di neutroni sono piuttosto diverse, con una molto più grande dell’altra“.

Questo sistema asimmetrico dà agli scienziati la certezza che le fusioni di stelle di neutroni binarie forniranno indizi vitali sui misteri irrisolti nell’astrofisica, inclusa una determinazione più accurata del tasso di espansione dell’universo, noto come costante di Hubble.

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