Grazie alla migliorata capacita' risolutiva , che ha permesso di registrare nei dettagli piu' minuti lo spettro della pulsar, sono riusciti a determinare per la prima volta con grande precisione l'intera emissione nello spettro, cioe' la "forma" dello spettro. Hanno inoltre rivelato un largo abbassamento nell'emissione della luce arancione mai rilevato in precedenza e dovuto sicuramente alla presenza della pulsar
Questi nuovi risultati aprono nuovi orizzonti nello studio dei processi fisici estremi che avvengono nei pressi della pulsar.
Della miriade di stelle a neutroni, ne sono state osservate circa 700 che emettono impulsi radio ( da qui' il nome pulsar = PULSating stAR). Per un meccanismo non ancora completamente chiaro, le particelle si riuniscono in piccole regioni intorno ai poli della stella, dove sono accellerate a velocita' relativistiche ( vicine cioe' a quella della luce ) e dove emettono grandi quantita' di energia in tutto lo spettro. Questa energia viene focalizzata dal campo magnetico in stretti ed opposti fasci che ruotano, come la luce di un faro, con la stella. Nel caso della pulsar del Granchio, per nostra fortuna, questo fascio "illumina" la terra ad ogni giro della pulsar.
Alcune di queste pulsar possono essere rilevate anche nell'ottico ma solo una, quella del Granchio, e' sufficientemente luminosa da permettere dettagliate osservazioni spettroscopiche con i telescopi ottici attuali.
Quando furono raccolti i primi spettri, fu subito chiaro che le emissioni corrispondevano a quanto previsto dalla Legge di Pacini (da Franco Pacini, attuale direttore dell'Osservatorio di Arcetri e Presidente del consiglio dell'ESO, che per primo, e prima della scoperta della prima pulsar, ne descrisse e dimostro' teoricamente, in un articolo, il comportamento). Brevemente cio' implica che l'emissione ottica e' dovuta all'interazione tra particelle elementari vicine alla stella di neutroni dotate di altissime energie ed il fortissimo campo magnetico della stessa.
La pulsar del Granchio e'particolarmente interessante poiche' sono pervenute fino a noi le informazioni raccolte dagli astronomi imperiali cinesi: si tratta di una stella particolarmente luminosa, apparsa nella costellazione del Toro nel 1054 dopo Cristo. Nel punto esatto dove fu osservata quella supernova, oggi possiamo ammirare la Nebulosa del Granchio, nella quale si cela la pulsar. La Nebulosa del Granchio (il nome allude alla sua forma) e' un oggetto che emette una considerevole quantita' di energia a tutte le lunghezze d'onda dello spettro elettromagnetico ed e' stata osservata attentamente in tutte le frequenze dalle lunghe onde radio ai raggi gamma ad altissima energia. Alla lunghezza d'onda della radiazione X (sopra 1 keV) per esempio, e' una delle emittenti piu' potenti del cielo.
Anche la pulsar emette a tutte le lunghezze d'onda, ma in misura notevolmente minore rispetto alla nebulosa che la circonda. Nell'ottico, la pulsar e' un oggetto relativamente debole dell'ordine della magnitudine 16,6. E' interessante notare come, misurando le velocita' relative all'espansione dei gas della nebulosa, si sia potuti risalire a quest'oggetto e ritenerlo come il probabile resto della supernova 10 anni prima della scoperta della sua natura di pulsar nel 1968, che ne confermo' essere il punto d'origine della nebulosa. Con questa luminosita', 10.000 volte inferiore alla piu' debole stella percettibile dall'occhio umano, la pulsar e' ancora la piu' luminosa delle poche stelle a neutroni di cui sia stata osservata la controparte ottica. E' infatti 1000 volte piu' luminosa della pulsar PSR 0540-69, la seconda per luminosita', che si trova nella Grande Nube di Magellano, una galassia satellite di quella in cui viviamo, la Via Lattea.
Il gruppo di astronomi italiani e' riuscito, utilizzando la risoluzione dello spettrometro EMMI (Eso Multi-Mode Instrument) lo strumento per l'acquisizione di immagini e spettri, che ha una capacita' risolutiva di 2 A (0,2 nm), una differenza abissale rispetto a quella ottenuta nel 1969 e che rispecchia l'incredibile evoluzione degli strumenti astronomici in questo ultimo quarto di secolo, che ha permesso di osservare una maggiore quantita' di dettagli. L'analisi dello spettro ha richiesto come previsto, un attento lavoro, come quello per "sottrarre" la luce di fondo della Nebulosa del Granchio che ha causava non pochi problemi.
La prima immagine "pulita" ad alta risoluzione dello spettro di una pulsar e' uno spettacolare risultato scientifico, prima di tutto l'intera forma dello spettro e la sua dipendenza dalle emissioni della pulsar e' stata definita con una precisione che non ha precedenti. Le teorie prevedono una linea piatta, le osservazioni lo confermano e la pendenza della linea puo' essere determinata con una precisione dell'1 per cento.
Questa nuova misura ha una diretta implicazione nella comprensione sia dei meccanismi che guidano l'accellerazione delle particelle nei pressi della stella a neutroni, sia sulla struttura e l'intensita' del suo campo magnetico.
Ma a cosa e' dovuto questo abbassamento ? Sfortunatamente, non e' possibile un'interpretazione sicura dei dati al momento. Normalmente, e' la lunghezza d'onda caratteristica che indica la natura dell'assorbimento, ma in questo caso questa non corrisponde a nessuno spettro atomico conosciuto.
La questione inoltre e' complicata dalla presenza del forte campo gravitazionale vicino alla superficie della pulsar che sposta le lunghezze d'onda di un fattore imprecisato. E' quello che viene chiamato "redshift gravitazionale", un effetto relativistico osservato in presenza di forti campi gravitazionali. La dimensione di una lunghezza d'onda e' , in prima approssimazione, proporzionale alla forza del campo gravitazionale al quale gli atomi sono soggetti, ma il forte campo gravitazionale della pulsar decresce allontanandosi dalla superficie della stella e noi non sappiamo a quale altitudine si trovano gli ioni responsabili dell'abbassamento nello spettro, pertanto non siamo in grado di sapere l'entita' del redshift.
In un'analisi preliminare delle possibili cause, gli astronomi ritengono che i moti particolari degli atomi nell'intenso campo magnetico potrebbero avere a che fare con la luce assorbita, ma saranno necessari nuovi dati per comprendere meglio la natura di questo assorbimento.
Il gruppo di astronomi sta progettando di ottenere nuove osservazioni spettroscopiche con una risoluzione spettrale ancora piu' alta, ma cio' sara' possibile quando il primo dei telescopi di 8,2 metri del Very Large Telescope entrera' in funzione.
Fonte: ESO
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