Scoperte le prime eclissi di raggi gamma provenienti da un particolare tipo di sistema binario. Questa tipologia prende il nome di ‘ragno’ perché la pulsar tende a ‘mangiare’ le parti esterne della stella compagna mentre si trasforma in una nana bianca. La scoperta è stata possibile grazie ai dati raccolti dal Fermi Gamma Ray Telescope della Nasa ed è stata pubblicata su Nature Astronomy il 26 gennaio.
Un team internazionale di astronomi ha esaminato oltre un decennio di osservazioni di Fermi-Lat, alla ricerca di questi particolari sistemi. Nel dettaglio le eclissi si verificano quando la stella che vanta la massa più bassa passa davanti alla pulsar. I dati raccolti finora hanno permesso di calcolare l’inclinazione dei sistemi binari rispetto alla nostra direzione di osservazione.
I sistemi ragno si sviluppano quando una delle due stelle del sistema cresce più rapidamente dell’altra. Quando la stella più massiccia esplode come supernova, diventa una pulsar. Questo residuo stellare emette fasci di luce a diverse lunghezze d’onda, compresi i raggi gamma.
Nel corso delle prime fasi della sua evoluzione la pulsar ragno si nutre della sua compagna sottraendole flussi di gas. Man mano che il sistema si evolve, il ‘pasto’ si ferma mentre la pulsar inizia a ruotare più rapidamente, generando deflussi di particelle e radiazioni che surriscaldano il lato opposto della compagna e lo erodono.
Gli scienziati hanno suddiviso i sistemi ragno in due tipi. Le vedove nere contengono compagni con meno del 5% della massa del Sole, mentre i sistemi redback ospitano stelle più grandi, con un peso compreso tra il 10% e il 50% di quello della nostra stella.
I ricercatori possono calcolare le masse dei sistemi ragno misurando i loro movimenti orbitali. Le osservazioni della luce visibile possono misurare la velocità della stella compagna, mentre le misurazioni radio rivelano i dati sulla pulsar.
PSR B1957+20 (o B1957 in breve) è stata la prima vedova nera a essere stata individuata, nel 1988. I primi modelli per l’analisi di questo sistema sono stati costruiti a partire da osservazioni della luce visibile. I risultati hanno evidenziato una inclinazione di circa 65 gradi nella nostra direzione di osservazione e una massa pari a 2,4 volte quella del Sole, facendone la pulsar più pesante conosciuta fino a oggi.
Grazie alle osservazioni di Fermi gli astronomi hanno individuato 15 fotoni gamma mancanti. La tempistica degli impulsi dei fotoni gamma emessi da questi oggetti è calcolata in maniera molto affidabile e il team ha tutte le informazioni necessarie per determinare se il sistema è soggetto a eclissi. Nello specifico, l’inclinazione è 84 gradi mentre il peso è solo 1,8 volte quello del Sole.
«I raggi gamma sono particolarmente utili per scoprire e studiare i sistemi ragno perché, a differenza delle onde radio, non vengono assorbiti dal materiale diffuso che si trova tra le stelle compagne – afferma Elisabetta Cavazzuti, responsabile del Programma Fermi per l’Asi – Andando a puntare il telescopio Fermi-Lat su sorgenti non ancora identificate, il numero di sistemi di ragni galattici conosciuti è decuplicato dal lancio di Fermi, avvenuto nel giugno del 2008. Dopo oltre 14 anni di presa dati, Fermi continua a fornire elementi chiave per comprendere il nostro Universo».
La missione Fermi è supportata da programmi di fisica e astrofisica in numerosi paesi partner come Francia, Germania, Italia, Giappone e Svezia. Il contributo italiano, a responsabilità Infn, è relativo alla progettazione e costruzione del tracker del Lat, finanziato dall’Agenzia Spaziale Italiana; la gestione, distribuzione e analisi dei dati della missione avviene anche attraverso il centro Asi Space Data Center e il loro utilizzo da parte della comunità italiana.
Immagine in apertura: un sistema binario ‘ragno’ composto da una pulsar e una stella compagna. Credits: Nasa/Sonoma State University, Aurore Simonnet