Anche le vecchie stelle possono tornare a danzare. La pulsar XB091D riprese a ruotare grazie all'aiuto di una stella amica.

AVETE MAI OSSERVATO LA MAGIA DI UN’ANZIANA DONNA che balla con negli occhi e nel sorriso quella luce riaccesa di un tempo? Una scena simile è stata osservata nel freddo dell’Universo. Tra il calore delle stelle. Nelle foto sbiadite dal tempo che gli scienziati hanno scattato sull’ammasso globulare della Galassia Andromeda.

In questa immagine di una parte di universo risalente a due milioni e mezzo di anni luce fa, i ricercatori hanno scoperto l’esistenza e ricostruito la storia di una vecchia stella. Che destinata alla fine è invece tornata a danzare su sé stessa. Ruotando velocemente come i “Dervisches Tourneurs che girano sulle spine dorsali” cantati da Franco Battiato.

Questa arzilla vecchietta che milioni di anni fa si oppose al suo declino fatto di un lento e inesorabile rallentamento intorno al suo asse, di perdita di energia fino allo spegnimento, è la pulsar XB091D. E il suo ritorno alla vita lo deve all’incontro con un’altra stella più giovane. Alla quale, reciprocamente attratte, si era avvicinata. Riprendendo a girare sempre più velocemente come un tempo. E a brillare nel firmamento di nuova luce.

Qualche numero sulla pulsar nella Galassia Andromeda (Foto: INAF)

Questa storia lontana nel tempo di una stella di neutroni ci è stata riconsegnata da un team internazionale di scienziati guidati da Ivan Zolotukhin dell’Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (IRAP) di Tolosa di cui fa parte anche Matteo Bachetti, ricercatore dell’Istituto Nazionale di astrofisica (INAF) di Cagliari. Ed è una storia da record. Perché XB091D ha la più lenta rotazione mai osservata in un ammasso stellare globulare al di fuori della nostra galassia. Capace di fare un giro “lentissimo” intorno al proprio asse in un secondo e due. Dieci volte più lentamente della pulsar che deteneva il precedente record. La scoperta è stata pubblicata oggi sulla rivista internazionale The Astrophisical Journal.

Ma cosa sono queste stelle di neutroni? Si formano generalmente in seguito all’esplosione in una supernova di una stella di medie dimensioni, tipicamente comprese tra otto e venti volte il nostro Sole. Ciò che ne resta è un ammasso di neutroni che collassano, cioè ricadono verso un unico centro a causa della forza di gravità, per formare una “palla” piccola di qualche chilometro di diametro ed estremamente densa. Che ruota velocemente arrivando a compiere centinaia di rotazioni al secondo per svariati milioni di anni.

La storia di un “ringiovanimento” (Foto: INAF)

Questi corpi prendono il nome di pulsar e nel loro ruotare emettono un fascio di onde radio in maniera intermittente. Quasi fossero un faro che segnala in maniera pulsata la sua presenza alle navi al largo. Questa velocità di rotazione, però, va via via diminuendo fino allo spegnimento della stella stessa. Ed è quello che stava accadendo alla nostra XB091D prima che incontrasse la compagna. Perché esiste una condizione in cui le pulsar possono riprendere energie e tornare ad essere arzille come una volta.

Accade quando incontrano una stella comune, con la quale c’è una attrazione reciproca. E si avvicinano fino a ruotare insieme in un cosiddetto sistema binario. Ed è proprio ciò che è accaduto alla nostra pulsar: si è avvicinata lentamente, catturando con la sua gravità il materiale più esterno di un’altra stella. Questo materiale è diventato un disco caldo chiamato di accrescimento che l’ha avvolta, ha preso per mano il suo campo magnetico e l’ha spinta nuovamente a ruotare. Sempre più vorticosamente.

Durante questo rituale di amicizia e solidarietà stellare, il materiale sottratto tende a raccogliersi tipicamente sui poli magnetici della stella, formando due punti estremamente caldi chiamati hotspot. In grado di emettere un forte segnale ai raggi X. Ciò che accade è che la stella che si stava spegnendo grazie al nuovo vigore della rotazione inizia anche a emettere segnali, diventando una cosiddetta pulsare X. Che in poche centinaia di migliaia di anni possono arrivare a compiere mille rotazioni al secondo diventando uno degli orologi dell’universo più precisi che conosciamo: le millisecond pulsar.

La Galassia Andromeda (Foto: INAF)

Quello scoperto dai ricercatori è un fenomeno raro. Un vero miracolo. Un meccanismo osservato nel suo nascere. «Sono note soltanto una ventina di pulsare in fase di riciclo, ma tutte con una velocità di rotazione già piuttosto elevate» spiega Bachetti, coautore dell’articolo. «Con molta probabilità è proprio la natura dell’ammasso globulare B091D che ospita XB091D la chiave del comportamento di questa stella: è vecchio 12 miliardi di anni e particolarmente denso. Questo ha certamente favorito l’incontro tra la pulsar e la stella compagna».

L’eccezionalità della scoperta risiede anche nel fatto che questa pulsar è stata osservata proprio nelle prime fasi del suo “ringiovanimento”. I ricercatori ci sono riusciti attraverso 38 osservazioni fatte col satellite XMM-Newton dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA). Secondo i calcoli, la pulsar si è riaccesa da meno di un milione di anni mentre la compagna è una stella un po’ più piccola del nostro Sole. Compiono orbite di circa 30 ore e mezza.

Continuando a sottrarre materiale all’amica, nel giro di cinquantamila anni la pulsar accelererà diventando proprio una millisecond pulsar. Ma questa è un’altra storia. Che il passato ci restituirà attraverso immagini che ancora devono raggiungere la nostra Terra.

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Lo studio è stato pubblicato oggi sulla rivista The Astrophysical Journal nell’articolo The Slowest Spinning X-Ray Pulsar In An Extragalactic Globular Cluster di Ivan Yu. Zolotukhin, Matteo Bachetti, Nicola Sartore, Igor V. Chilingarian, Natalie A. Webb

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