Riassunto:
Gli astronomi della Curtin University in Australia hanno scoperto un sistema stellare binario estremamente raro in cui una delle stelle morte, una nana bianca, emette impulsi radio regolari ogni circa otto minuti. La sua stella compagna è una stella simile al sole. Questa è la prima volta che gli scienziati rilevano segnali radio così periodici in un sistema binario composto da una nana bianca e una stella simile al sole, fornendo nuovi indizi per comprendere un misterioso tipo di corpo celeste nella Via Lattea.
Questo sistema, denominato GPM J071507−114153, si trova a più di 5.000 anni luce dalla Terra ed è costituito da due stelle in orbita l'una attorno all'altra. Una di queste è una nana bianca, un nucleo ad alta densità lasciato dopo che una stella ha esaurito il suo combustibile nucleare e si è evoluta; l'altra è una stella di tipo G, che ha tipi spettrali e caratteristiche di base simili al nostro sole.
Questa scoperta è di particolare interesse perché sistemi di impulsi radio simili precedentemente scoperti dagli scienziati contengono solitamente nane bianche e nane rosse più piccole e più fredde. La stella compagna scoperta questa volta è una stella simile al Sole, il che indica che questo tipo di misterioso corpo celeste potrebbe avere una composizione più ricca di quanto precedentemente riconosciuto.
I ricercatori classificano questo tipo di oggetto in una categoria chiamata "Transitori di lungo periodo (LPT)". Tali oggetti possono emettere impulsi radio a intervalli che vanno dai minuti alle ore, con il segnale che si accende e si spegne periodicamente. Da quando i ricercatori del Centro internazionale per la ricerca sulla radioastronomia (ICRAR) hanno scoperto per la prima volta tali oggetti nel 2021, gli astronomi hanno confermato circa una dozzina di sistemi simili, ma il meccanismo attraverso il quale generano radiazioni radio non è stato ancora completamente spiegato.
Gli scienziati hanno già scoperto strutture binarie composte da nane bianche e altre stelle in alcune sorgenti transitorie di lungo periodo, ma è sempre stato difficile determinare quale stella producesse il segnale radio. Il progresso chiave compiuto in questo studio è che i ricercatori sono stati finalmente in grado di osservare direttamente il movimento della nana bianca nell’orbita binaria attraverso i cambiamenti nel segnale dell’impulso.
Sam McSweeney, il primo autore dell'articolo e scienziato incaricato presso lo Square Kilometer Array Observatory (SKAO), ha affermato che questa è la prima volta che i ricercatori hanno ottenuto un segnale sufficientemente chiaro per identificare le caratteristiche del movimento di una nana bianca mentre orbita attorno a una stella compagna. Pertanto, gli scienziati possono determinare che l’impulso radio proviene da una regione vicino alla nana bianca, o forse anche direttamente dalla nana bianca stessa.
Per verificare questo giudizio, il gruppo di ricerca ha utilizzato il Pawsey Supercomputing Research Center in Australia per elaborare più di 100 ore di dati di osservazione radio e ha analizzato il segnale dell'impulso e il movimento orbitale della stella nana bianca.
Questa scoperta presenta anche un vantaggio inaspettato: gli impulsi radio emessi dalle nane bianche diventano infatti uno strumento di rilevamento naturale per studiare l'attività delle loro stelle compagne.
Natasha Hurley-Walker, coautrice dell'articolo e professoressa associata alla Curtin University, ha affermato che i ricercatori hanno scoperto che quando le onde radio emesse dalla nana bianca attraversano lo spazio attorno alla stella simile al Sole, il segnale sarà influenzato dall'attività della stella. Analizzando questi cambiamenti, il team è stato in grado di identificare i brillamenti stellari sulla superficie della stella compagna.
Questo fenomeno è simile all'attività dei brillamenti sul sole. I brillamenti solari rilasciano grandi quantità di energia e possono innescare disturbi nella magnetosfera terrestre e nelle aurore. Questo studio mostra che gli astronomi possono utilizzare le onde radio per rilevare attività simili su un’altra stella a più di 5.000 anni luce di distanza.
I ricercatori hanno anche osservato che la nana bianca passava dietro una regione con un forte campo magnetico durante la sua orbita. Gli scienziati ipotizzano che questa regione sia probabilmente un tipo di protuberanza stellare, una grande struttura plasmatica che si estende dalla superficie di una stella che è spesso legata da un campo magnetico e può cambiare drasticamente durante i periodi di attività stellare.
Il gruppo di ricerca ha scoperto per la prima volta questo sistema attraverso il radiotelescopio australiano Murchison Widefield Array (MWA). Il telescopio è in grado di scansionare l’intero cielo della Via Lattea osservabile dall’Australia, aiutando i ricercatori a cercare oggetti periodici rari in grandi quantità di segnali radio.
Il team ha quindi utilizzato il radiotelescopio MeerKAT in Sud Africa per determinare la posizione precisa del bersaglio, quindi ha utilizzato l'Osservatorio Keck (W. M. Keck Observatory) a Mauna Kea, Hawaii, per condurre osservazioni ottiche e infine ha confermato l'esistenza di una compagna stellare di tipo G nel sistema.
Questa scoperta dimostra anche le capacità di scoperta scientifica delle apparecchiature leader esistenti prima che venga costruita la nuova generazione di strutture radioastronomiche su larga scala. MWA e MeerKAT sono i progetti pilota rispettivamente per SKA-Low e SKA-Mid, i due componenti principali del futuro Square Kilometer Array Observatory. Il primo si trova in Australia e il secondo in Sud Africa.
I ricercatori ritengono che con il graduale completamento dell'Osservatorio Square Kilometer Array, la sensibilità e le capacità di osservazione dei radiotelescopi saranno ulteriormente migliorate. Ci si aspetta che gli astronomi scoprano fonti temporanee a lungo termine che prima erano difficili da identificare e ottengano dati più dettagliati sui segnali radio.
Il significato di questa ricerca non è solo la scoperta di una combinazione di stelle binarie precedentemente non identificata, ma anche la soluzione di un problema importante nello studio delle sorgenti transitorie a lungo periodo: da quale stella nel sistema binario proviene il segnale radio. Identificando le nane bianche come fonte di radiazione pulsata, gli scienziati possono studiare ulteriormente la struttura del campo magnetico, l'attività stellare e le interazioni tra i sistemi binari di tali oggetti.
L'articolo correlato si intitola "Un transitorio di lungo periodo con un compagno simile al Sole" ed è stato pubblicato su Nature Astronomy.
Attualmente, le sorgenti transitorie di lungo periodo sono ancora un tipo di corpo celeste misterioso che non è stato completamente compreso in astronomia. Il comportamento di emettere impulsi radio solo una volta ogni pochi minuti o addirittura ore è completamente diverso dalle caratteristiche delle pulsar ordinarie che emettono più segnali al secondo. Questa scoperta fornisce nuove prove osservative per spiegare questi segnali anomali, ma il meccanismo fisico completo che sta dietro ad essa necessita ancora di ulteriori studi.
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