Un sistema binario nell’ammasso globulare NGC 362 offre agli astronomi una rara finestra sulle prime fasi successive al “riciclo” di una pulsar millisecondo. NGC 362D ospita infatti quella che, secondo un nuovo studio internazionale guidato dall’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) e dall’Università di Bologna, è la più giovane nana bianca finora identificata in un sistema di questo tipo. Un risultato che permette di osservare quasi all’inizio una fase evolutiva normalmente difficile da intercettare.
La compagna della pulsar è, più precisamente, una proto-nana bianca di elio di 0,18 masse solari, non ancora entrata nella normale sequenza di raffreddamento delle nane bianche. Il trasferimento di materia verso la stella di neutroni si sarebbe concluso circa 600 milioni di anni fa: un intervallo relativamente breve su scala astronomica, che rende il sistema particolarmente utile per ricostruire ciò che accade dopo una lunga fase di interazione tra le due stelle.
Lo studio, pubblicato su Astronomy & Astrophysics Letters, aggiunge un secondo elemento di interesse. Nell’ultravioletto la giovane nana bianca appare meno luminosa di quanto previsto dai modelli. Tra le possibili spiegazioni considerate dai ricercatori c’è la presenza di materiale ancora distribuito attorno alla stella, capace di assorbire parte della radiazione. Se questa interpretazione troverà conferma, quel materiale potrebbe rappresentare una traccia residua del precedente trasferimento di massa.
Da MeerKAT a Hubble, come è stata ricostruita la storia di NGC 362D
La caratterizzazione del sistema nasce dalla combinazione di osservazioni radio e dati ottici e ultravioletti. NGC 362D è stata scoperta attraverso il radiotelescopio MeerKAT, in Sudafrica, nell’ambito del progetto TRAPUM (TRAnsients and PUlsars with MeerKAT). I dati radio hanno consentito di determinare con precisione le caratteristiche della pulsar e la sua posizione, creando le condizioni per cercarne la debole compagna.
Il passaggio successivo è avvenuto utilizzando le immagini d’archivio del telescopio spaziale Hubble. Le osservazioni, raccolte tra il 2006 e il 2016 in nove differenti filtri, dall’ultravioletto al vicino infrarosso, hanno permesso di individuare la compagna e di confrontarne le proprietà con i modelli di evoluzione stellare. È da questa analisi che emerge la natura estremamente giovane della proto-nana bianca.
«Quello che rende questo sistema particolarmente interessante è la possibilità di osservarlo in una fase molto precoce della sua evoluzione», spiega Greta Ettorre, prima autrice dello studio e dottoranda dell’Alma Mater Studiorum Università di Bologna. «Inoltre, l’attenuazione del segnale che abbiamo osservato nell’ultravioletto potrebbe indicare la presenza di materiale che ancora circonda la nana bianca».
Quest’ultimo punto richiede cautela. Lo studio non presenta infatti il materiale circumstellare come una presenza definitivamente accertata: l’emissione ultravioletta inferiore alle attese costituisce l’evidenza osservativa, mentre la presenza di materia capace di assorbire parte della radiazione rappresenta una possibile interpretazione del fenomeno.
Una finestra sulle fasi successive al “riciclo” delle pulsar
Per comprendere il valore scientifico di NGC 362D occorre risalire alla storia evolutiva della coppia. Le pulsar millisecondo sono stelle di neutroni che possono ruotare centinaia di volte al secondo. Una velocità raggiunta attraverso un lungo processo nel quale la stella compagna trasferisce alla stella di neutroni materia e momento angolare, aumentandone progressivamente la velocità di rotazione. È il cosiddetto meccanismo di “riciclo” delle pulsar.
La stella donatrice, nel frattempo, perde progressivamente i propri strati esterni fino a lasciare un nucleo compatto destinato a diventare una nana bianca. La peculiarità di NGC 362D consiste proprio nell’avere intercettato la compagna quando questa trasformazione è ancora nelle sue fasi iniziali, offrendo quindi un punto di osservazione poco comune sulla transizione tra la conclusione del trasferimento di massa e l’evoluzione successiva del sistema.
«NGC 362D ci offre la possibilità unica, al momento, di studiare ciò che accade subito dopo il riciclo di una pulsar millisecondo», sottolinea Emanuele Dalessandro, ricercatore INAF e coautore dello studio. Secondo Dalessandro, l’eventuale materiale attorno alla nana bianca potrebbe inoltre produrre segnali radio, oltre che ottici, simili a quelli osservati in sistemi con compagne non degeneri, fornendo nuovi elementi per interpretare altri sistemi giovani.
È qui che il risultato supera il singolo caso astronomico. Individuare le tracce osservabili lasciate dalle fasi immediatamente successive al trasferimento di materia può contribuire a ricostruire con maggiore precisione la storia di altri sistemi binari contenenti pulsar millisecondo. NGC 362D diventa così un riferimento osservativo per una fase ancora poco conosciuta del loro percorso evolutivo.
La questione ha implicazioni anche per gli ambiti nei quali le pulsar millisecondo vengono utilizzate come strumenti di misura. Grazie alla notevole regolarità della loro rotazione, questi oggetti funzionano come “orologi naturali” e consentono di studiare la gravità in condizioni estreme e di sottoporre la relatività generale a test di crescente precisione.
Lo studio The youngest white dwarf companion to a millisecond pulsar: Insights from NGC 362D, firmato da Greta Ettorre, Emanuele Dalessandro, Mario Cadelano, Alessandro Ridolfi, Cristina Pallanca, Paulo C. C. Freire, Vivek Venkatraman Krishnan, Maurizio Salaris, Franca D’Antona e Rouhin Nag, è stato pubblicato su Astronomy & Astrophysics Letters.
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