Troppa energia dalla pulsar del Granchio

[zakmck]

...si aggiunge un nuovo elemento all'elenco delle cose che ci accorgiamo di non saper spiegare....

Dalla Nebulosa Del Granchio Emissioni Inspiegabilmente Alte di Raggi Gamma


Immagine nella nebulosa del Granchio ottenuta grazie alle immagini in luce ottica (verde) onde radio (rosso) e raggi x (blue). Al centro si trova una piccola pulsar, che è ciò che rimane dopo la supernova vista nel 1054. Credit: Chandra/NASA/HST/NRAO/NSF


La nebulosa del Granchio è una delle più famose e studiato nel cielo sin da quando 957 anni fa è nata in seguito ad un'esplosione tanto imponente da essere visibile in pieno giorno. Questo evento è stato uno dei più spettacolari mai osservati e gli astronomi dell'epoca rimasero senza parole. Dopo tanti secoli di studi, quando ci sarà ancora da scoprire? Beh tantissimo... ed i misteri sono appena diventati ancor più fitti perché una collaborazione internazionale di astrofisici hanno individuato delle emissioni energetiche dalla nebulosa che non sono spiegabili. I pulsi di raggi gamma sembrano provenire dalla pulsar centrale e sono nell'ordine di 100 e 400 miliardi di elettronvolt (GeV) molto più della radiazione più alta mai registrata (che si aggirava intorno ai 25 GeV). Per darvi un esempio, un fotone a 400 GeV è è circa 1 trilione di volte più energetico di un fotone della luce normale.


Immagine della pulsare nella Nebulosa del Granchio, che mostra dati ottenuti nei raggi X (in blue) e luce ottica (in rosso). Credit: NASA/HST/ASU/J. Hester et al.


"Questa è la prima volta che rileviamo raggi gamma ad energia altissima da una pulsar, cioè una stella a neutroni delle dimensioni di una città, ma con una massa più grande di quella del Sole, che ruota decine di volte al secondo" ha spiegato Frank Krennrich, professore di fisica e astronomia presso la Iowa State University, autore della ricerca.
Possiamo ringraziare il vettore VERITAS (Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System), con i suoi telescopi Cherenkov da 12 metri, per questa grandissima scoperta. VERITAS, che si trova in Arizona, monitora continuamente l'atmosfera della Terra per la ricerca di segni di raggi gamma. Tuttavia, una scoperta simile, nel caso di un oggetto così ben studiato, sono senza precedenti.

"Abbiamo presentato i risultati ad una conferenza e l'intera comunità è rimasta senza parole" ha spiegato Henric Krawczynski, PhD, professore di fisica all'Università di Washington. Il gruppo WUSTL, guidato da James H. Buckley, professore di fisica anch'esso, e da Krawczynski, è uno dei sei membri fondatori del consorzio VERITAS.

Gli astronomi conoscono la storia della Nebulosa del Granchio e come la sua pulsar agisce... Ma Krennrich ha spiegato che un rilascio così alto di energia non può essere spiegato dalle attuali conoscenze sulle pulsar. Neanche la radiazione di curvatura può essere alla radice di simili emissioni di raggi gamma.




"La pulsar al centro della nebulosa è stata vista in onde radio, luce ottica, raggi X e persino in raggi gamma morbidi" ha spiegato Matthias Beilicke, ricercatore e assistente professore in fisica presso la Washington University." Ma non pensavamo che la pulsar stesse rilasciando emissioni sopra i 100 GeV. VERITAS può osservare raggi gamma tra 100 GeV e 30 TeV (o trilioni di elettronvolt).

Diversi modelli per le emissioni delle pulsar erano stati sviluppati per spiegare le prime osservazioni della pulsar ma non possono riuscire a spiegare i risultati VERITAS. Qualsiasi siano i dettagli c'è di mezzo un bel po di fisica estrema. "Elettroni e protoni rilasciati dalla superficie della stella a neutroni creano una magnetosfera cilindrica superconduttiva che è circa 1000 km in diametro e ruota rigidamente insieme alla stella a neutroni" ha spiegato Krawcznski.

"Il cilindro è superconduttivo ma da qualche parte piccoli "buchi" si aprono e le particelle vengono accelerate fino ad energie altissime lungo questi buchi, come giganteschi colpi di fulmine. L'obbiettivo delle osservazioni è quello di localizzare questi buchi e identificare il meccanismo per cui le particelle sono accelerate e per cui vengono rilasciati raggi gamma.


Il grafico mostra un modello del campo magnetico che circonda la pulsar. Credit: Washington University

Una teoria è che le particelle vengono accelerate lungo le linee del campo aperto vicino ai poli della pulsar. Una seconda invece, chiamata teoria del gap esterno, è che crescono nelle regioni esterne della magnetosfera dove le regioni di segno opposto si incontrano. Ogni posizione favorisce un diverso meccanismo per spiegare la produzione di radiazioni.

"Sarebbe estremamente difficile per il modello polare riuscire a spiegare i dati trovati dall'indagine VERITAS" ha spiegato Beilicke. "Ma, come sempre, la realtà è complicata. E' possibile che le emissioni radio potrebbero ancora sta venendo dalle regioni polari e le radiazioni nei raggi X duri e le emissioni a raggi gamma provengono da una diversa popolazione di particelle, accelerate nel buco esterno. Non siamo ancora arrivati al punto dove possiamo escludere qualcuno di questi scenari."

"La scoperta mostra che la teoria non è ancora in grado di spiegare le cose che osserviamo" ha spiegato Krawczynski. "Sappiamo meno di quanto pensavamo riguardo a questi sistemi."

Queste scoperte nuove sono tra i risultati più eccitanti ottenuti con il VERITAS da quando ha visto la luce la prima volta, nel 2007. E' una scoperta all'altezza delle altre grandi scoperte legate alle emissioni a raggi gamma, come la scoperta di emissioni vicino ad un buco nero supermassiccio nella radiogalassia Messier 87 o la scoperta di raggi gamma dalla galassia M82, un'estrema regione di formazione stellare.

Fonte

[cagliari79]

Messaggio di zakmck

...si aggiunge un nuovo elemento all'elenco delle cose che ci accorgiamo di non saper spiegare....

si fa prima a fare un elenco delle cose che sappiamo (o almeno crediamo di sapere)

[zakmck]

cagliari79 ha scritto:
si fa prima a fare un elenco delle cose che sappiamo (o almeno crediamo di sapere)

Hai perfettamente ragione Cagliari. Il fatto e' che ci vuole anche l'umilta' per ammetterlo ma questa, forse per l'eccessiva antropocentricita' umana, pare essere proprio una risorsa veramente scarsa.

[bleffort]

957 anni fa!!,non è che è stata questa la causa degli sconvolgimenti climatici sulla Terra che quel periodo che diedero inizio al Medioevo?.

[ubatuba]

Immagine:

17,44 KB


Una delle caratteristiche finora attribuite all'emissione di raggi gamma di una stella di neutroni era la sua costanza. Ma uno studio pubblicato sulla rivista Astrophysical Journal Letters sembra mettere in forse il paradigma della stabilità delle pulsar nei raggi gamma.
È stato il satellite della NASA Fermi a rivelare una diminuzione di flusso in questa banda di radiazione da PSR J2021+4026, una pulsar gamma senza emissione radio che si trova nella regione di cielo del Cigno e simile a un'altra celebre sorgente di questo tipo: Geminga.
PSR J2021+4026 ruota su se stessa circa quattro volte al secondo, e la sua vorticosa velocità rallenta di qualche milionesimo di giro ogni anno perché, come per tutte le pulsar, il gigantesco campo magnetico della stella agisce come un freno. L'energia persa quando la stella rallenta viene emessa sotto forma di radiazione elettromagnetica, permettendoci di rivelare le pulsar a varie lunghezze d'onda. Se confrontata con le altre pulsar a raggi gamma, PSR J2021+4026 è una stella di neutroni abbastanza giovane (l'età calcolata è di circa 77.000 anni) e ragionevolmente energetica. Gli astrofisici suggeriscono una probabile associazione con il resto di supernova G78.1+2.1, cosa che la collocherebbe a una distanza di quasi 5 mila anni luce. Recentemente il telescopio per lo studio dell'universo nelle alte energie, ovvero XMM-Newton dell'Agenzia Spaziale Europea (ESA), è riuscito a misurare la sua pulsazione in raggi X. Una caratteristica che, ancora una volta, la accomuna a Geminga. Solo tre infatti, tra le 35 stelle di neutroni senza emissione radio del secondo catalogo delle pulsar Fermi, sono state viste pulsare nei raggi X (oltre a PSR J2021+4026 e Geminga, nel club esclusivo trova posto anche PSR J0007+7303, nel resto di Supernova denominato CTA-1).
Fatte queste debite premesse, è necessario ora ricordare che nel 2011 il team che coordina le attività del satellite AGILE (satellite italiano per le alte energie dell'Universo realizzato dall'ASI con il contributo scientifico dell'INAF) ha annunciato, in un articolo pubblicato sulla rivista Astronomy&Astrophysics che, nel periodo tra novembre 2007 e agosto 2009, aveva registrato la variazione di una sorgente nella regione del Cigno. "Con AGILE abbiamo visto che, confrontata con le sorgenti vicine, 1AGL J2022+4032 non era costante - dice Andrew Chen, primo autore dell'articolo - ma non abbiamo potuto escludere che la variabilità fosse dovuta alla nebula della pulsar o a qualche altra sorgente". Dal momento che PSR J2021+4026 è la sorgente nel catalogo di Fermi più vicina a quella osservata da AGILE, Massimiliano Razzano e Luigi Tibaldo (il primo esperto di pulsar, il secondo conoscitore della complicata regione del Cigno) hanno deciso di dare un'occhiata al suo comportamento seguendo l'andamento della sua emissione monitorata nel corso degli ultimi anni da Fermi.
Con grande sorpresa i due ricercatori, membri del team di Fermi-LAT, hanno visto che la sorgente mostrava una diminuzione del flusso che si è verificata nello spazio di una settimana, nell'ottobre 2011. Il confronto con PSR J2021+3651, un'altra pulsar simile alla sorgente in esame per flusso e spettro a solo 3,5 gradi di distanza, non rivela nessuna variazione, a riprova del fatto che la diminuzione di flusso osservata per PSR J2021+4026 è un effetto reale e non un problema strumentale.
L'analisi degli impulsi di raggi gamma emessi dalla sorgente rivela che, in corrispondenza della diminuzione di flusso, il tasso di rallentamento della stella è cambiato. "Quando abbiamo individuato il cambio del flusso gamma non pensavamo che potesse essere dovuto alla pulsar" dice Luigi Tibaldo, Post Doc all'Università di Stanford, "Poi abbiamo scoperto che,esattamente nella stessa settimana in cui il flusso era diminuito, bruscamente la rotazione della stella di neutroni intorno al suo asseaveva cominciato a rallentare più rapidamente. La simultaneità tra i due fenomeni ha provato che erano legati alla pulsar". Non è la prima volta che si vede un sussulto, ossia un improvviso cambiamento nella velocità con cui una stella di neutroni ruota su se stessa. I sussulti, in termini tecnici glitch, sono abbastanza normali, specialmente nelle pulsar 'giovani', e gli astronomi radio sono abituati a studiarli. Anche nei dati di Fermi si sono visti parecchi di questi eventi, ma di solito non sono associati a un cambiamento di flusso. Sia nei dati radio sia in quelli gamma, al sussulto di solito segue un periodo di recupero abbastanza rapido che termina con il ritorno alla normalità dei parametri che descrivono la rotazione della stella. La pulsar nella costellazione delle Vele, per esempio, è nota per avere dei sussulti molto frequenti, ma studi del comportamento della sorgente gamma (che è la più brillante del cielo) prima e dopo non hanno mai evidenziato nessun cambiamento nel flusso.
Nel caso di PSR J2021+4026, invece, non si vede nessun recupero. I parametri sono cambiati e non sembrano intenzionati a tornare ai valori precedenti. Si tratta di un fenomeno nuovo per l'astronomia gamma e Massimiliano Razzano, giovane ricercatore a tempo determinato presso il Dipartimento di Fisica dell'Università di Pisa e l'INFN, dice: "Pensiamo che questo brusco cambiamento d'umore sia dovuto a un'improvvisa riconfigurazione del campo magnetico della pulsar, che potrebbe persino aver modificato un po' la direzione dell'asse magnetico della stella. Approfondire lo studio del fenomeno potrebbe aiutarci a capire meglio le leggi fisiche dei campi magnetici in condizioni estreme. Parliamo di campi magnetici migliaia di miliardi di volte più intensi di quello terrestre e pertanto impossibili da creare in laboratorio".

Fonte: MEDIA INAF
http://www.skylive.it/NotiziaAstronomic ... iabili.txt

[Aztlan]

Messaggio di zakmck

...si aggiunge un nuovo elemento all'elenco delle cose che ci accorgiamo di non saper spiegare....

cagliari79 ha scritto:


si fa prima a fare un elenco delle cose che sappiamo (o almeno crediamo di sapere)

Messaggio di zakmck

Hai perfettamente ragione Cagliari.
Il fatto e' che ci vuole anche l'umilta' per ammetterlo ma questa, forse per l'eccessiva antropocentricita' umana, pare essere proprio una risorsa veramente scarsa.

Dovrà proprio crollare l'intero edificio con la frantumazione della pietra angolare perchè questa cosa cambi una volta per tutte... [}:)]

MarcoF sa di cosa parlo anche quando scrivo in corsivo...

bleffort ha scritto:

957 anni fa!!,non è che è stata questa la causa degli sconvolgimenti climatici sulla Terra che quel periodo che diedero inizio al Medioevo?.

Il Medioevo è cominciato quando è finito l' Impero Romano.

Ma sul clima ho pensato la stessa cosa, le supernove hanno di questi effetti SE ci si trova nel loro raggio d' azione...

Varrebbe davvero la pena verificare a ritroso nel tempo la direzione dell' impulso gamma all' atto della esplosione della attuale Nebulosa del Granchio.

Aztlan

Ultima modifica di Aztlan il 12/10/2013, 00:30, modificato 1 volta in totale.

[Ufologo 555]

Comunque, 6 mila e passa anni luce da noi .... Mah! Non credo possa interferire.

[Aztlan]

AH, allora direi proprio di no.

La distanza è tale che il suddetto impulso, fosse pure diretto qui, non ci ha ancora raggiunto.

Se ne riparla tra 5000 anni però...

[Ufologo 555]

... se arriva!

[Aztlan]

...sempre se non ci siamo già rovinati da soli!