Gli scienziati che analizzano i primi dati della missione Neutron star Interior Composition Explorer (NICER) hanno trovato due stelle che ruotano l'una intorno all'altra ogni 38 minuti, circa il tempo necessario per trasmettere in streaming un dramma televisivo. Una delle stelle del sistema, chiamato IGR J17062–6143 (J17062 in breve), è una rapida rotazione, stella superdensa chiamata pulsar. La scoperta conferisce alla coppia stellare il record del periodo orbitale più breve conosciuto per una certa classe di sistemi binari di pulsar.

I dati di NICER mostrano anche che le stelle di J17062 sono solo circa 186, 000 miglia (300, 000 chilometri) di distanza, minore della distanza tra la Terra e la Luna. Sulla base del periodo orbitale e della separazione della coppia, gli scienziati coinvolti in un nuovo studio del sistema pensano che la seconda stella sia una nana bianca povera di idrogeno.

"Non è possibile per una stella ricca di idrogeno, come il nostro sole, essere il compagno della pulsar, ", ha detto Tod Strohmayer, un astrofisico di Goddard e autore principale del giornale. "Non è possibile inserire una stella del genere in un'orbita così piccola".

Una precedente osservazione di 20 minuti da parte del Rossi X-ray Timing Explorer (RXTE) nel 2008 è stata solo in grado di impostare un limite inferiore per il periodo orbitale di J17062. PI BELLO, che è stato installato a bordo della Stazione Spaziale Internazionale lo scorso giugno, è stato in grado di osservare il sistema per periodi di tempo molto più lunghi. In agosto, lo strumento si è concentrato su J17062 per più di sette ore in 5,3 giorni. Combinando ulteriori osservazioni in ottobre e novembre, il team scientifico è stato in grado di confermare il periodo orbitale da record per un sistema binario contenente ciò che gli astronomi chiamano una pulsar a raggi X in accrescimento di millisecondi (AMXP).

Quando una stella massiccia diventa una supernova, il suo nucleo collassa in un buco nero o in una stella di neutroni, che è piccolo e superdenso, delle dimensioni di una città ma contenente più massa del Sole. Le stelle di neutroni sono così calde che la luce che irradiano passa incandescente, bianco caldo, UV-caldo ed entra nella porzione dei raggi X dello spettro elettromagnetico. Una pulsar è una stella di neutroni in rapida rotazione.

L'osservazione RXTE del 2008 di J17062 ha rilevato che gli impulsi a raggi X si ripetono 163 volte al secondo. Questi impulsi segnano le posizioni dei punti caldi attorno ai poli magnetici della pulsar, quindi consentono agli astronomi di determinare la velocità di rotazione. La pulsar di J17062 sta ruotando a circa 9, 800 giri al minuto.

I punti caldi si formano quando l'intenso campo gravitazionale di una stella di neutroni allontana il materiale da una compagna stellare:in J17062, dalla nana bianca, dove si raccoglie in un disco di accrescimento. La materia nel disco scorre a spirale verso il basso, alla fine si fa strada in superficie. Le stelle di neutroni hanno forti campi magnetici, quindi il materiale atterra sulla superficie della stella in modo non uniforme, viaggiando lungo il campo magnetico verso i poli magnetici dove crea punti caldi.

La costante raffica di gas in caduta fa sì che le pulsar in accrescimento ruotino più rapidamente. Mentre girano, i punti caldi entrano ed escono dalla vista di strumenti a raggi X come PIACEVOLI, che registrano le fluttuazioni. Alcune pulsar ruotano oltre 700 volte al secondo, paragonabile alle lame di un frullatore da cucina. Le fluttuazioni dei raggi X dalle pulsar sono così prevedibili che l'esperimento compagno di NICER, lo Station Explorer per X-ray Timing and Navigation Technology (SEXTANT), ha già dimostrato che possono fungere da fari per la navigazione autonoma dei futuri veicoli spaziali.

Col tempo, il materiale della stella donatrice si accumula sulla superficie della stella di neutroni. Una volta che la pressione di questo strato si accumula fino al punto in cui i suoi atomi si fondono, si verifica una reazione termonucleare incontrollata, rilasciando l'equivalente energetico di 100 bombe da 15 megatoni che esplodono su ogni centimetro quadrato, ha spiegato Strohmayer. I raggi X di tali esplosioni possono anche essere catturati da NICER, anche se uno deve ancora essere visto da J17062.

I ricercatori sono stati in grado di determinare che le stelle di J17062 ruotano l'una intorno all'altra in un'orbita circolare, che è comune per gli AMXP. La stella donatrice nana bianca è un "leggero, " solo circa l'1,5% della massa del nostro Sole. La pulsar è molto più pesante, circa 1,4 masse solari, il che significa che le stelle orbitano attorno a un punto intorno a 1, 900 miglia (3, 000 km) dalla pulsar. Strohmayer ha detto che è quasi come se la stella donatrice orbita attorno a una pulsar stazionaria, ma NICER è abbastanza sensibile da rilevare una leggera fluttuazione nell'emissione di raggi X della pulsar dovuta allo strattone della stella donatrice.

"La distanza tra noi e la pulsar non è costante, " Strohmayer ha detto. "E 'variabile da questo movimento orbitale. Quando la pulsar è più vicina, l'emissione di raggi X impiega un po' meno tempo per raggiungerci rispetto a quando è più lontana. Questo ritardo è piccolo, solo circa 8 millisecondi per l'orbita di J17062, ma rientra perfettamente nelle capacità di una macchina pulsar sensibile come NICER."

I risultati dello studio sono stati pubblicati il ​​9 maggio su The Lettere per riviste astrofisiche .

La missione di NICER è fornire misurazioni ad alta precisione per studiare ulteriormente la fisica e il comportamento delle stelle di neutroni. Altri risultati del primo round dello strumento hanno fornito dettagli sulle esplosioni termonucleari di un oggetto e hanno esplorato cosa succede al disco di accrescimento durante questi eventi.

"Le stelle di neutroni si rivelano laboratori di fisica nucleare davvero unici, da un punto di vista terrestre, " disse Zaven Arzoumanian, un astrofisico Goddard e scienziato capo di NICER. "Non possiamo ricreare le condizioni sulle stelle di neutroni da nessuna parte all'interno del nostro sistema solare. Uno degli obiettivi chiave di NICER è studiare la fisica subatomica che non è accessibile da nessun'altra parte".

NICER è una missione di opportunità di astrofisica all'interno del programma Explorer della NASA, che fornisce frequenti opportunità di volo per indagini scientifiche di livello mondiale dallo spazio utilizzando innovative, semplificato, e approcci di gestione efficienti all'interno delle aree scientifiche dell'eliofisica e dell'astrofisica. La direzione della missione per la tecnologia spaziale della NASA supporta la componente SEXTANT della missione, dimostrando la navigazione di veicoli spaziali basati su pulsar.