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Stelle invisibili: come dedurre compagni nascosti dai segnali Pulsar?
Nel vasto universo, l'esistenza delle pulsar fornisce agli astrofisici importanti risorse di ricerca, in particolare quelle pulsar binarie formatesi con sistemi stellari compagni. Queste pulsar binarie sono spesso sistemi composti da una pulsar e una nana bianca o una stella di neutroni. Col tempo, gli scienziati possono dedurre l'esistenza della sua stella compagna nascosta attraverso precisi segnali di impulso.
Il segnale emesso da una pulsar è in natura come un orologio preciso. Attraverso la sua frequenza di pulsazione, possiamo osservare l'esistenza della stella compagna.
Nel 1974, Joseph Hooton Taylor, Jr. e Russell Hulse scoprirono la prima pulsar binaria PSR B1913+16 all'Osservatorio di Arecibo. Questa importante scoperta valse loro il Premio Nobel per la fisica nel 1993. Lo studio mostra che la frequenza degli impulsi di una pulsar cambia con il movimento della sua stella compagna e questo cambiamento è dovuto all'influenza dell'effetto Doppler. Gli impulsi si verificano più frequentemente quando la pulsar si muove verso la Terra e meno frequentemente quando si allontana. Pertanto, dai cambiamenti in questi impulsi, gli scienziati possono dedurre le caratteristiche di massa e di movimento della stella compagna.
Attraverso misurazioni precise del tempo di impulso, gli scienziati possono descrivere in modo approfondito il funzionamento delle galassie a impulsi binari.
La scoperta di PSR B1913+16 non solo ha approfondito la comprensione delle pulsar e delle loro compagne, ma è diventata anche un'importante piattaforma sperimentale per testare la teoria generale della relatività di Einstein. Secondo le misurazioni, le masse di questa coppia di stelle binarie sono quasi uguali e l'intervallo di tempo tra i loro impulsi è influenzato dal forte campo gravitazionale. Secondo la teoria della relatività, quando la stella compagna si avvicina, il tempo di invio dell'impulso il segnale sarà ritardato. Questo fenomeno è chiamato spostamento rosso gravitazionale.
Con ulteriori osservazioni di PSR B1913+16, gli scienziati hanno confermato che il periodo orbitale della pulsar si è gradualmente ridotto nel tempo. Questi cambiamenti sono altamente coerenti con le previsioni di Einstein, diventando un'altra prova importante per verificare la teoria generale della relatività. La diminuzione dipendente dal tempo di questa radiazione gravitazionale la rende un importante oggetto di studio nelle osservazioni di galassie binarie pulsanti.
Quando furono osservate per la prima volta le onde gravitazionali, il metodo di verifica nella comunità scientifica fu nuovamente sovvertito e il ruolo delle pulsar binarie divenne sempre più importante.
Esplorando ulteriormente, abbiamo anche scoperto una pulsar binaria di massa intermedia (IMBP), un sistema binario composto da una pulsar e una nana bianca di massa relativamente elevata. Il periodo di rotazione di questo tipo di pulsar è relativamente lungo, solitamente compreso tra 10 e 200 millisecondi. Un esempio è PSR J2222−0137, una pulsar la cui compagna è una nana bianca con una massa di circa 1,3 masse solari. Questo sistema si trova a circa 870 anni luce dalla Terra ed è una delle pulsar binarie conosciute più vicine.
La massa e le proprietà uniche delle stelle compagne nell'IMBP hanno attirato l'attenzione degli astronomi. Queste nane bianche di alta qualità, come PSR J2222−0137 B, hanno temperature estremamente basse e sono persino chiamate "stelle di diamante". Allo stesso tempo, le sue proprietà cristallizzate lo rendono unico nell’universo, stimolando ulteriormente l’esplorazione dei sistemi binari e delle loro interazioni.
L'esistenza di stelle compagne ha un profondo impatto sulla radiazione delle pulsar e sul loro ambiente cosmico. "
Un'altra caratteristica delle pulsar binarie è lo scambio di materia tra loro e le stelle compagne. Molte stelle compagne ordinarie si espandono durante la loro evoluzione e proiettano i loro strati esterni di materia verso la pulsar. Questo processo produce radiazione di raggi X, crea una fase binaria di raggi X e può portare alla formazione di un disco di accrescimento che circonda la pulsar. Il "vento" o flusso di particelle relativistico prodotto dalla pulsar può influenzare il campo magnetico della stella compagna, che può avere un impatto drastico sull'emissione dell'impulso. Queste interazioni ci forniscono nuove informazioni sulle pulsar e sui loro ambienti.
In sintesi, le pulsar binarie non sono solo uno strumento eccellente per testare le leggi fisiche di base, ma anche un'importante finestra per aiutarci a comprendere meglio la struttura dell'universo. Man mano che la tecnologia di monitoraggio continua a migliorare, saremo in grado di dedurre con maggiore precisione le proprietà delle stelle compagne non osservate da questi segnali di impulso misurati, il che farà fare un passo avanti alla nostra comprensione dell’universo. In un universo così complesso, quante stelle compagne da scoprire si nascondono alla nostra vista?
