Immagine all'infrarosso di una stella di neutroni (sorgente a destra nel riquadro) con un'emissione infrarossa estesa ottenuta da osservazioni con il telescopio spaziale Hubble. Il cerchio blu indica la posizione dei raggi X della pulsar (ottenuta con il Chandra X-ray Space Telescope), la croce segna la posizione della pulsar nell'UV-Ottica (misurata con il telescopio spaziale Hubble). Credito:Bettina Posselt, Penn State
Un'insolita emissione infrarossa rilevata dal telescopio spaziale Hubble da una vicina stella di neutroni potrebbe indicare che la pulsar ha caratteristiche mai viste prima. L'osservazione, da un team di ricercatori della Penn State, Università Sabanci in Turchia, e l'Università dell'Arizona, potrebbe aiutare gli astronomi a comprendere meglio l'evoluzione delle stelle di neutroni, i resti incredibilmente densi di stelle massicce dopo una supernova. Un documento che descrive la ricerca e due possibili spiegazioni per l'insolita scoperta appare il 17 settembre, 2018 nel Giornale Astrofisico .
"Questa particolare stella di neutroni appartiene a un gruppo di sette pulsar a raggi X vicine - soprannominate "i magnifici sette" - che sono più calde di quanto dovrebbero considerare la loro età e il serbatoio di energia disponibile fornito dalla perdita di energia di rotazione, " disse Bettina Posselt, professore associato di astronomia e astrofisica alla Penn State e autore principale dell'articolo. "Abbiamo osservato un'area estesa di emissioni infrarosse intorno a questa stella di neutroni, denominata RX J0806,4-4123, la cui dimensione totale si traduce in circa 200 unità astronomiche (o 2,5 volte l'orbita di Plutone attorno al Sole) alla distanza presunta di la pulsar."
Questa è la prima stella di neutroni in cui è stata osservata un'emissione estesa solo nell'infrarosso. I ricercatori suggeriscono due possibilità che potrebbero spiegare l'emissione infrarossa estesa vista dal telescopio spaziale Hubble. Il primo è che c'è un disco di materiale, forse principalmente polvere, che circonda la pulsar.
"Una teoria è che potrebbe esserci quello che è noto come un 'disco di riserva' di materiale che si è unito intorno alla stella di neutroni dopo la supernova, " disse Posselt. "Un tale disco sarebbe composto di materia dalla stella massiccia progenitrice. La sua successiva interazione con la stella di neutroni potrebbe aver riscaldato la pulsar e rallentato la sua rotazione. Se confermato come un disco di fallback di supernova, questo risultato potrebbe cambiare la nostra comprensione generale dell'evoluzione delle stelle di neutroni".
Stella di neutroni con un disco circumpulsar. Se vista con la giusta angolazione, l'emissione diffusa dalla parte interna del disco potrebbe produrre l'emissione infrarossa estesa osservata dagli astronomi intorno alla stella di neutroni RX J0806,4-4123. Credito:Nahks Tr'Ehnl, Penn State
La seconda possibile spiegazione per l'emissione infrarossa estesa da questa stella di neutroni è una "nebulosa del vento pulsar".
"Una nebulosa del vento pulsar richiederebbe che la stella di neutroni mostri un vento pulsar, " ha detto Posselt. "Un vento pulsar può essere prodotto quando le particelle sono accelerate nel campo elettrico che è prodotto dalla rotazione veloce di una stella di neutroni con un forte campo magnetico. Mentre la stella di neutroni viaggia attraverso il mezzo interstellare a una velocità maggiore della velocità del suono, uno shock può formarsi dove interagiscono il mezzo interstellare e il vento della pulsar. Le particelle colpite irradieranno quindi l'emissione di sincrotrone, causando l'emissione infrarossa estesa che vediamo. Tipicamente, le nebulose pulsar vento sono viste nei raggi X e una nebulosa pulsar vento solo a infrarossi sarebbe molto insolita ed eccitante".
Stella di neutroni con una nebulosa del vento pulsar prodotta dall'interazione del vento pulsar e del mezzo interstellare in arrivo. Una nebulosa del vento pulsar potrebbe spiegare l'estesa emissione infrarossa osservata dagli astronomi intorno alla stella di neutroni RX J0806,4-4123. Una tale nebulosa del vento pulsar solo a infrarossi è insolita perché implica un'energia piuttosto bassa delle particelle accelerate. Credito:Nahks Tr'Ehnl, Penn State
Sebbene le stelle di neutroni siano generalmente studiate nelle emissioni radio e ad alta energia, come i raggi X, questo studio dimostra che nuove e interessanti informazioni sulle stelle di neutroni possono essere ottenute anche studiandole nell'infrarosso. Utilizzando il nuovo telescopio spaziale James Webb della NASA, a causa del lancio nel 2021, gli astronomi saranno in grado di esplorare ulteriormente questo spazio di scoperta recentemente aperto nell'infrarosso per comprendere meglio l'evoluzione delle stelle di neutroni.
