Scritto: Venerdì, 25 Settembre 2020 11:32 Ultima modifica: Sabato, 26 Settembre 2020 18:00

Prima misura di parallasse per una Magnetar


La rete radiointerferometrica VLBA ha permesso di fare una misura diretta della distanza di uno di questi particolari tipi di stelle di neutroni, per molti versi ancora misteriose e forse legate ai fantomatici "Fast Radio Bursts".

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Illustrazione artistica e non in scala del sistema utilizzato per misurare la distanza di XTE J1810−197 Illustrazione artistica e non in scala del sistema utilizzato per misurare la distanza di XTE J1810−197 Credit: Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF

 Le magnetar sono una particolare classe di stelle di neutroni, caratterizzate da campi magnetici estremamente potenti, qualcosa come mille miliardi di volte l'intensità del campo magnetico terrestre. Per quanto ne sappiamo, questi sono i campi magnetici più forti nell'Universo e, oltre a causare intense emissioni di raggi X e gamma, recentemente sono divenuti uno dei candidati più probabili come causa degli enigmatici "Fast Radio Bursts" (FRBs).

 Oggi conosciamo sei magnetar che emettono onde radio ma non come le normali pulsar, bensì sottoforma di "radio-burst" di durata limitata. La prima ed essere scoperta nel 2003 si chiama XTE J1810-197 ed ha continuato a emettere impulsi per 5 anni prima di tacere per un decennio e poi riprendere le radioemissioni nel dicembre 2018. Rispetto ad altri oggetti simili, essa è piuttosto vicina a noi (tra poco vedremo quanto vicina) e quindi si presta ad essere studiata come "prototipo" di questa classe di oggetti ancora poco conosciuti, anche per comprendere meglio i FRB di origine extragalattica. 

 Di recente, un team di radioastronomi ha usato la rete interferometrica americana VLBA per osservare regolarmente questa radiosorgente e cercare di carpirne i segreti. Le osservazioni si sono svolte in due finestre temporali, tra gennaio e novembre 2019 e poi a marzo e aprile di quest'anno; i risultati sono stati pubblicati il mese scorso su ArXiv. In particolare, è stato possibile fare 14 misure di posizione ad alta precisione sulla volta celeste, nell'arco di 1,3 anni; combinando tali nuove misure astrometriche con le precedenti fatte a partire dal 2006, si sono ricavate sia la parallasse che il moto proprio della magnetar.

 Ricordiamo che la parallasse è un movimento apparente dell'astro, dovuto in realtà allo spostamento del punto di osservazione, in questo caso il moto di rivoluzione orbitale della Terra; essa produce una oscillazione annuale attorno alla traiettoria effettiva dovuta invece al moto peculiare della magnetar rispetto a noi. La parallasse di un oggetto che, come nel caso di cui stiamo parlando, dista svariate migliaia di anni luce dalla Terra è inferiore al millesimo di secondo d'arco e quindi, usando la luce visibile, sarebbe impossibile farlo con un telescopio a Terra a causa del disturbo atmosferico; di conseguenza, è necessario usare un telescopio nello spazio (come si è fatto con Gaia) oppure bisogna utilizzare le onde radio, osservandole però con più radiotelescopi spaziati di migliaia di km, un radiointerferometro appunto.

 L'effetto combinato dei due moti sulla volta celeste è mostrato nella figura sottostante, sul lato sinistro; naturalmente, tra le due misure iniziali e quelle recenti più numerose c'è una grossa lacuna, con la sola curva grigia che interpola i dati (modello).

Magnetar traj

Credits: H. Ding et al., "A magnetar parallax" - Improvements: Marco Di Lorenzo

 Sul lato destro della figura, invece, c'è il solo movimento ondulatorio dovuto alla parallasse; in alto ci sono le misure (i colori indicano due diversi metodi di calibrazione delle posizioni) mentre i modelli che interpolano questi dati sono mostrati in grigio (la sfumatura deriva dal fatto che si tratta in realtà della sovrapposizione di 500 diverse curve). Alla fine, le misure hanno fornito i seguenti valori (dove ""mas" significa milli-secondi d'arco):

Moto proprio μ = 16,6 (±0.1) mas/anno  ;  Parallasse π = 0.40 (±0.05) mas 

 In pratica, questo significa che la magnetar dista da noi 2,2÷2,9 kiloparsec ovvero tra 7200 e 9300 anni luce mentre la componente di velocità perpendicolare alla nostra linea di vista è compresa tra 175 e 227 km/s; tutte queste stime vanno interpretate in senso statistico perchè corrispondono ad una probabilità del 68% che il valore corretto cada nell'intervallo indicato (tecnicamente si chiama "intervallo 1σ"). Inoltre, come spesso avviene, le grandezze stimate non sono tra loro indipendenti perchè la stima dell'una influenza anche l'altra, come mostrato nel seguente "corner plot", dove i tre parametri in questione (moto proprio in ascensione retta e in declinazione e parallasse) vengono "incrociati" tra loro e le zone colorate in verde scuro e verde chiaro si riferiscono a probabilità del 68% e del 95% rispettivamente.

MagneCorner

Credits: H. Ding et al., "A magnetar parallax"

 Se confrontati con le stime precedenti, i valori ricavati nell'articolo sono più grandi in termini di moto proprio (prima eravamo sui 13,5 mas/y, sempre sulla base di misure interferometriche) e più piccoli sulla distanza, prima stimata in circa 3,1 kpc; si tratta tuttavia di misure effettuate con metodi differenti e comunque c'è una sovrapposizione tra le regioni di incertezza. 

 Il fatto che la magnetar si muova così rapidamente non è così insolito perchè le magnetar si muovono anche a 1000 km/s e già nel 1992 alcuni suggerirono che l'elevato campo magnetico sia correlata all'alta velocità. Il meccanismo all'origine di entrambe queste caratteristiche potrebbe essere un collasso asimmetrico della stella progenitrice, attraverso l'emissione di vento stellare magnetizzato in una particolare direzione e conseguente magnetizzazione e spinta del nucleo in direzione opposta. Un altro possibile meccanismo fa sempre ricorso all'effetto razzo, impresso però dall'emissione anisotropa di neutrini o di onde elettromagnetiche; tali fenomeni non avverrebbero nelle stelle di neutroni normali, che hanno velocità più basse e campi magnetici relativamente più deboli (circa 1013 Gauss).

 Gli autori peraltro, estrapolando la traiettoria di J1810, trovano che 70mila anni fa la magnetar si trovava vicino al centro di un residuo di supernova, G11.0−0.0, ampio circa 10 primi d'arco (1/3 del diametro apparente lunare). La coincidenza suggerisce che entrambi si siano originati da quella esplosione ma l'età del residuo è troppo bassa (circa 3000 anni). 

Magnetar art

Rappresentazione artistica di un "outburst" su una Magnetar - Credit: Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF

 Per concludere, un accenno alla questione dei misteriosi "Fast Radio Burst", scoperti a partire dal 2007 e che spesso durano solo pochi millisecondi. Il 28 aprile di quest'anno, un'altra magnetar (SGR 1935+2154) ha emesso un breve impulso radio, il più intenso mai generato all'interno della Via Lattea. Anche se tale potenza non può competere con quella dei FRB extragalattici, l'evento sembra indicare una parentela stretta con le magnetar anche in quei fenomeni più energetici. Dato che l'intensità degli outburst misurati nelle magnetar può variare, è possibile che in certi casi estremi e con una geometria favorevole essi possano arrivare ad avere la stessa potenza di quelli extragalattici, soprattutto se assumiamo che l'energia non venga emessa in tutte le direzioni ma solo in uno stretto fascio che investe per caso il nostro pianeta. Del resto, sappiamo che anche le pulsar normali, come quella famosa all'interno della  "nebulosa del Granchio", emettono a volte degli impulsi giganti di insolita intensità, molto maggiore del solito. Poter misurare la distanza geometrica delle magnetar come si è fatto nel caso di J1810 potrebbe aiutare a fare luce sul mistero perchè aiuta a calcolare esattamente l'energia emessa.

 

Riferimenti
https://public.nrao.edu/news/distance-measurement-magnetar/

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Read 105 times Ultima modifica Sabato, 26 Settembre 2020 18:00
Marco Di Lorenzo (DILO)

Sono laureato in Fisica e insegno questa materia nelle scuole superiori; in passato ho lavorato nel campo dei semiconduttori e dei sensori d'immagine. Appassionato di astronautica e astronomia fin da ragazzo, ho continuato a coltivare queste passioni sul web, elaborando e pubblicando numerose immagini insieme al collega Ken Kremer. E naturalmente amo la fantascienza e la fotografia!

https://www.facebook.com/marco.lorenzo.58 | Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.

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