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Perché le pulsar millisecondo appaiono spesso negli ammassi globulari? Qual è la loro misteriosa connessione?
Le pulsar a millisecondo (MSP) sono pulsar con periodi inferiori a dieci millisecondi e una delle principali preoccupazioni è il motivo per cui si trovano spesso negli ammassi globulari. Gli ambienti densi di questi ammassi potrebbero essere correlati al processo di formazione delle pulsar millisecondi, ponendo un problema astronomico interessante e importante.
Si ritiene generalmente che le pulsar a millisecondi si siano evolute da sistemi binari a raggi X di piccola massa.
La teoria tradizionale sostiene che le pulsar millisecondo siano vecchie stelle di neutroni che hanno assorbito materia e accelerato la loro velocità. In un tale sistema binario, gli strati esterni della stella compagna possono fluire nel disco di accrescimento della stella di neutroni, il che può accelerare la rotazione della pulsar a centinaia di volte al secondo, che è esattamente ciò che osserviamo. Caratteristiche delle pulsar al millisecondo.
Tuttavia, con il progresso della tecnologia di osservazione, gli astronomi hanno scoperto che un singolo modello evolutivo non può spiegare tutte le pulsar al millisecondo. In particolare per alcune giovani pulsar millisecondo che presentano intensità di campo magnetico relativamente elevate, come PSR B1937+21, in questi casi i ricercatori hanno proposto almeno due diversi processi di formazione. I meccanismi specifici di questi processi restano un mistero.
Attualmente si conoscono circa 130 pulsar millisecondi localizzate in ammassi globulari.
Lo studio ha scoperto che gli ambienti di questi ammassi globulari sono particolarmente densi, il che significa che le possibilità che le pulsar catturino altre stelle compagne o interagiscano con altre stelle aumentano notevolmente. Prendiamo come esempio Terzan 5, che contiene 37 pulsar millisecondi. Un altro famoso ammasso stellare, 47 Tucanae, ha anche 22 pulsar scoperte. Queste pulsar prolifiche forniscono agli astronomi preziose opportunità per ulteriori ricerche.
Limite di velocità di rotazione della pulsar
Scoperta per la prima volta nel 1982, la pulsar millisecondo PSR B1937+21 ruota a una velocità di circa 641 volte al secondo, il che la rende la seconda pulsar più veloce fino ad oggi. PSR J1748-2446ad è stata scoperta nel 2004 e ruota 716 volte al secondo, il che la rende la pulsar più veloce conosciuta.
I modelli attuali prevedono che una pulsar collasserà quando ruoterà a una velocità superiore a circa 1.500 volte al secondo.
Questi fenomeni non solo hanno innescato studi approfonditi sulla struttura e l'evoluzione delle stelle di neutroni, ma ci hanno anche fatto riconsiderare la relazione tra velocità di rotazione e onde gravitazionali. Alcuni studi hanno dimostrato che le pulsar che ruotano a una velocità superiore a 1.000 volte al secondo perderanno energia a causa della radiazione gravitazionale e si prevede che vari progetti di osservazione attualmente in corso faranno ulteriore luce su questa prospettiva.
Rilevamento delle onde gravitazionali tramite pulsar
Le onde gravitazionali sono un'importante previsione della teoria della relatività generale di Einstein, derivanti dal movimento su larga scala della materia e dalle fluttuazioni nell'universo primordiale. Le pulsar in rapida rotazione presentano proprietà di clock uniche che le rendono candidate ideali per lo studio delle onde gravitazionali. Si dice che monitorando i segnali emessi dalle pulsar, gli scienziati possano rilevare le fluttuazioni dello spazio-tempo causate dalle onde gravitazionali.
Questa idea risale alla fine degli anni '70 e ha continuato a svilupparsi nel tempo.
Con l'avvento dei sistemi di acquisizione dati digitali e l'impiego di nuovi radiotelescopi, diverse tecniche di calibrazione e analisi sono diventate sempre più mature e la sensibilità delle pulsar come rilevatori di onde gravitazionali è stata notevolmente migliorata. Ogni pubblicazione di dati del progetto NANOGrav, iniziato nel 2013, ha mostrato limiti più accurati sullo sfondo delle onde gravitazionali. In particolare nel 2023, i dati appena pubblicati hanno mostrato la prima prova dello sfondo di onde gravitazionali, apportando ancora una volta scoperte stimolanti alla comunità astronomica.
Le caratteristiche speciali delle pulsar millisecondo le rendono una finestra per comprendere l'universo. Non solo possono rilevare onde gravitazionali, ma forniscono anche dati inestimabili per lo studio dell'evoluzione stellare, degli esopianeti, dei campi gravitazionali, ecc. La scoperta iniziale dei pianeti attorno alle pulsar ha spinto l'uomo a riflettere maggiormente sulla possibilità della vita nell'universo. E man mano che la nostra conoscenza si approfondisce, ci saranno altri misteri sconosciuti dell'universo che aspettano la nostra esplorazione?
