Questa illustrazione mostra una stella di neutroni con un disco di polvere calda che emette, come la stella Rx J0806.4-4123 rilevata dall’Hubble Space Telescope della Nasa. Il disco non è stato fotografato direttamente, ma un modo per spiegare i dati è ipotizzare una struttura a disco con un’estensione di circa 30 miliardi di km. Il disco sarebbe costituito da materiale che ricade sulla stella di neutroni dopo l’esplosione di una supernova che lo ha creato. Crediti: Nasa, Esa e N. Tr’Ehnl (Pennsylvania State University).

Sebbene le stelle di neutroni siano generalmente studiate nel radio e nelle alte energie, tipicamente nei raggi X, i ricercatori sono convinti che questo studio dimostri come nuove e interessanti informazioni su questi oggetti compatti possano essere acquisite studiandole anche nell’infrarosso.

L’osservazione – effettuata da un team di ricercatori della Pennsylvania State University (in Pennsylvania), dell’Università Sabanci (a Istanbul, in Turchia) e dell’Università dell’Arizona (a Tucson, in Arizona) – potrebbe aiutare gli astronomi a capire meglio l’evoluzione delle stelle di neutroni, i resti incredibilmente densi dell’esplosione di una stella massiccia in quella che viene chiamata supernova. Le stelle di neutroni sono chiamate anche pulsar, perché la loro rotazione molto veloce (in genere frazioni di secondo, in questo caso 11 secondi) causa emissioni variabili nel tempo, come quelle dei fari nella notte.

Oggetto di questa particolare osservazione è la stella di neutroni catalogata come Rx J0806.4-4123. «Questa particolare stella di neutroni appartiene a un gruppo di sette pulsar a raggi X vicine, soprannominate le magnifiche sette che, considerata la loro età e il serbatoio di energia disponibile fornito dalla perdita di energia di rotazione, sono più calde di quanto dovrebbero essere», spiega Bettina Posselt, astrofisica presso la Pennsylvania State e prima autrice dell’articolo. «Abbiamo osservato un’area estesa di emissione infrarossa attorno a questa stella di neutroni, la cui dimensione totale si traduce in circa 200 unità astronomiche (circa 30 miliardi di km) alla presunta distanza della pulsar».

(Nahks Tr’Ehnl, Penn State)

Questa è la prima stella di neutroni nella quale è stato visto un segnale infrarosso provenire da una regione estesa. I ricercatori suggeriscono due possibilità che potrebbero spiegare tale segnale. La prima suppone che ci sia un disco di materiale – forse per lo più polvere – che circonda la pulsar. «Una teoria è che potrebbe esserci quello che è noto come fallback disk di materiale che si è agglomerato attorno alla stella di neutroni dopo la supernova», dice Posselt. «Un tale disco sarebbe composto di materia proveniente dalla stella progenitrice. La sua successiva interazione con la stella di neutroni potrebbe avere riscaldato la pulsar fino a rallentarne la rotazione. Se confermato come disco derivato dalla supernova, questo risultato potrebbe cambiare la nostra comprensione generale dell’evoluzione delle stelle di neutroni».

La seconda possibile spiegazione dell’emissione infrarossa di questa stella di neutroni è che ci sia una Pulsar Wind Nebula, nota anche come plerione, che sarebbe un particolare tipo di nebulosa trovata all’interno dei gusci dei resti di supernove, alimentata da venti che soffiano dalla pulsar centrale. «Una Pulsar Wind Nebula richiederebbe che la stella di neutroni mostrasse il vento della pulsar», osserva Posselt. «Un vento della pulsar si genera quando le particelle vengono accelerate nel campo elettrico prodotto dalla veloce rotazione di una stella di neutroni con un forte campo magnetico. Quando la stella di neutroni viaggia attraverso il mezzo interstellare a una velocità superiore a quella del suono, si può formare uno shock in cui interagiscono il mezzo interstellare e il vento della pulsar. Le particelle nello shock emettono radiazione di sincrotrone, causando il segnale infrarosso esteso che vediamo. Tipicamente, le Pulsar Wind Nebula sono viste nei raggi X e una Pulsar Wind Nebula infrarossa sarebbe molto insolita ed eccitante».

Utilizzando il telescopio spaziale James Webb della Nasa, gli astronomi saranno in grado di esplorare ulteriormente questa scoperta nell’infrarosso per comprendere meglio l’evoluzione delle stelle di neutroni.