Uno studio guidato da INAF e Università di Bologna identifica la più giovane compagna nana bianca di una pulsar millisecondo. Un’anomalia nella luce ultravioletta potrebbe rivelare materiale ancora presente attorno alla stella.
Una coppia di stelle osservata in una fase evolutiva raramente documentata offre nuovi indizi su come nascono le pulsar millisecondo, stelle di neutroni capaci di ruotare centinaia di volte al secondo. È il sistema NGC 362D, al centro di una ricerca internazionale guidata dall’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) e dall’Università di Bologna, pubblicata su Astronomy & Astrophysics Letters.
Lo studio mette in evidenza due risultati: la compagna della pulsar risulta essere la più giovane nana bianca finora identificata in un sistema di questo tipo; inoltre, la sua luce ultravioletta presenta un’attenuazione che potrebbe segnalare la presenza di materiale circumstellare.
Una proto-nana bianca con appena il 18% della massa del Sole
La stella compagna di NGC 362D è, più precisamente, una proto-nana bianca di elio: un oggetto che ha perso gran parte dei propri strati esterni e non ha ancora raggiunto la normale sequenza di raffreddamento delle nane bianche.
La sua massa è pari a circa 0,18 masse solari, ossia il 18% di quella del Sole. Dal confronto tra le osservazioni e i modelli di evoluzione stellare, i ricercatori stimano che il trasferimento di materia verso la stella di neutroni sia terminato circa 600 milioni di anni fa. Queste caratteristiche indicano che si tratta della più giovane compagna nana bianca di una pulsar millisecondo identificata finora.
La giovinezza riguarda dunque la fase evolutiva successiva allo scambio di materia, non il tempo trascorso dalla nascita della stella. È questa distinzione a rendere il sistema particolarmente prezioso: permette di studiare una transizione che le osservazioni astronomiche riescono raramente a documentare.
MeerKAT e Hubble ricostruiscono la storia del sistema
La scoperta nasce dall’integrazione di osservazioni radio e immagini del telescopio spaziale Hubble.
La pulsar NGC 362D è stata individuata con il radiotelescopio MeerKAT, in Sudafrica, nell’ambito del progetto TRAPUM, dedicato alla ricerca di pulsar e fenomeni transienti. I dati radio hanno consentito di determinarne con precisione la posizione, fornendo le coordinate necessarie per cercare la debole stella compagna nelle immagini d’archivio di Hubble.
Gli astronomi hanno quindi analizzato osservazioni raccolte tra il 2006 e il 2016, attraverso nove filtri a diverse lunghezze d’onda. Il confronto della luminosità della stella nelle varie bande con le previsioni dei modelli ha permesso di ricostruirne le proprietà e lo stadio evolutivo.
Il secondo primato: una luce ultravioletta più debole del previsto
Oltre alla giovane età evolutiva, la compagna di NGC 362D presenta una caratteristica inattesa: nell’ultravioletto appare meno luminosa di quanto previsto dai modelli.
Secondo gli autori, il comportamento osservato potrebbe essere spiegato dalla presenza di materiale attorno alla stella, capace di attenuare parte della radiazione prima che raggiunga gli strumenti. È un’interpretazione compatibile con i dati, mentre la natura e l’origine del materiale restano da chiarire.
Greta Ettorre, prima autrice dello studio e dottoranda dell’Università di Bologna, sottolinea che l’interesse del sistema deriva proprio dalla possibilità di osservare una fase molto precoce dell’evoluzione della coppia. L’anomalia ultravioletta aggiunge un indizio su ciò che potrebbe rimanere attorno alla compagna dopo la conclusione dello scambio di materia.
Come una stella di neutroni diventa una pulsar millisecondo
Per comprendere il risultato occorre ricostruire il processo chiamato “riciclo” delle pulsar.
In un sistema binario, una stella può cedere materia alla vicina stella di neutroni. Il materiale trasferito porta con sé anche momento angolare, contribuendo ad accelerare la rotazione della stella di neutroni: un effetto paragonabile a una spinta che fa girare più velocemente una trottola.
Nel corso di questa trasformazione, la stella donatrice perde progressivamente gli strati esterni. Ciò che rimane è un nucleo destinato a evolvere in una nana bianca, mentre la stella di neutroni può raggiungere periodi di rotazione di pochi millisecondi.
NGC 362D permette di osservare una fase successiva alla conclusione del trasferimento, quando la compagna sta ancora completando la propria trasformazione.
Perché la scoperta aiuta a interpretare altre pulsar
Il valore della ricerca si estende oltre questo singolo sistema. Come evidenzia Emanuele Dalessandro, ricercatore INAF e coautore dello studio, l’eventuale presenza di materiale residuo potrebbe influenzare anche i segnali radio.
Questi effetti potrebbero far somigliare sistemi con proto-nane bianche ad altri nei quali la compagna si trova in uno stadio evolutivo differente, rendendone più difficile la classificazione. Riconoscere tali tracce aiuta quindi a ricostruire con maggiore accuratezza la storia delle pulsar millisecondo.
Comprenderne l’evoluzione è rilevante anche per la fisica fondamentale: grazie alla straordinaria regolarità dei loro impulsi, le pulsar millisecondo funzionano come orologi naturali, utilizzabili per studiare la gravità in condizioni estreme e verificare le previsioni della relatività generale.
