Dopo più di due decenni, un team di ricerca internazionale ha identificato una misteriosa fonte galattica di raggi gamma:una stella di neutroni pesante con una compagna di massa molto bassa che la orbita attorno.

Utilizzando nuovi metodi di analisi dei dati in esecuzione su circa 10, 000 schede grafiche nel progetto di scienza dei cittadini distribuiti, Einstein@Casa, il team ha identificato la stella di neutroni dai suoi raggi gamma che pulsano regolarmente in una profonda ricerca di dati dal satellite Fermi della NASA. Sorprendentemente, la stella di neutroni è completamente invisibile nelle onde radio. Il sistema binario è stato caratterizzato con una campagna osservativa attraverso lo spettro elettromagnetico, e batte diversi record.

Anche la stella di neutroni ruota attorno al proprio asse a più di 30, 000 giri/min, rendendolo uno dei rotanti più veloci. Allo stesso tempo, il suo campo magnetico, di solito estremamente forte nelle stelle di neutroni, è eccezionalmente debole.

Le osservazioni astronomiche del 2014 hanno permesso di determinare le proprietà delle orbite della stella binaria. "Che una stella di neutroni sia dietro la sorgente di raggi gamma nota dal 1999 è stato considerato probabile dal 2009. Nel 2014 dopo le osservazioni del sistema con telescopi ottici e a raggi X è diventato chiaro che si tratta di un sistema binario molto stretto. Ma tutte le ricerche poiché la stella di neutroni in essa contenuta è stata finora vana, ", afferma il coautore dello studio, Il dottor Colin Clark del Jodrell Bank Center for Astrophysics presso l'Università di Manchester.

Per dimostrare inequivocabilmente l'esistenza di una stella di neutroni, non solo le sue onde radio o raggi gamma, ma anche le loro pulsazioni caratteristiche devono essere rilevate. La rotazione della stella di neutroni provoca questo lampeggio regolare, simile allo scintillio periodico di un faro lontano. La stella di neutroni viene quindi chiamata pulsar radio o a raggi gamma, rispettivamente.

"Nei sistemi binari come quello che abbiamo scoperto ora, le pulsar sono conosciute come "vedove nere" perché, come ragni con lo stesso nome, mangiano i loro partner, per così dire, " spiega Clark. "La pulsar vaporizza la sua compagna con la sua radiazione e un vento particellare, riempiendo il sistema stellare di plasma impenetrabile alle onde radio.

"Questa è stata la prima pulsar Spider realizzata grazie alla collaborazione tra Jodrell Bank e l'Albert Einstein Institute, ma ci sono molti altri binari Spider candidati come questo. Il nostro gruppo all'interno di Jodrell Bank li sta monitorando da vicino con telescopi ottici per definire i loro periodi orbitali con la precisione richiesta per le ricerche di pulsazioni di raggi gamma per identificarli in modo definitivo. Speriamo che questa sia la prima di tante scoperte del genere".

La nuova ricerca pubblicata oggi in, Lettere per riviste astrofisiche , è stato reso possibile grazie alla potenza di calcolo assistita di 10, 000 volontari. La collaborazione internazionale l'enorme potenza di calcolo del progetto di scienza dei cittadini Einstein@Home come un nuovo metodo di analisi dei dati per rintracciare le deboli pulsazioni dei raggi gamma della stella di neutroni nei dati del Fermi Space Telescope della NASA.

I volontari hanno donato cicli di calcolo inattivi sulle schede grafiche (GPU) dei loro computer a Einstein@Home. In meno di due settimane, il team ha fatto una scoperta che avrebbe richiesto secoli di tempo di calcolo su un computer convenzionale.

"Il sistema stellare binario e la stella di neutroni nel suo cuore, ora noto come PSR J1653-0158, stabilire nuovi record, " spiega Lars Nieder, dottorato di ricerca studente all'Albert Einstein Institute (AEI), Hannover e primo autore dello studio. "Abbiamo scoperto la danza galattica di un supermassimo con un peso mosca. A poco più del doppio della massa del nostro Sole, la stella di neutroni è straordinariamente pesante. Il suo compagno ha circa sei volte la densità del piombo, ma solo circa l'1% della massa del nostro Sole. Questa "strana coppia" orbita ogni 75 minuti, più rapidamente di tutti i binari comparabili conosciuti."

Dopo aver identificato la pulsar a raggi gamma, la squadra ha cercato le sue onde radio. non trovarono traccia, sebbene utilizzassero i radiotelescopi più grandi e sensibili del mondo, compreso il telescopio Lovell di Jodrell Bank. PSR J1653-0158 diventa così la seconda pulsar in rapida rotazione dalla quale non si vedono onde radio. Ci sono due possibili spiegazioni:o la pulsar non invia onde radio verso la Terra, o, più probabilmente, la nube di plasma avvolge il sistema stellare binario in modo così completo che nessuna onda radio raggiunge la Terra.

In un ulteriore passaggio, hanno cercato i dati del primo e del secondo ciclo di osservazione dei rivelatori Advanced LIGO per possibili onde gravitazionali che la stella di neutroni emetterebbe se fosse leggermente deformata. Ancora, la ricerca non è andata a buon fine.