Un team internazionale guidato da Maria Cristina Baglio dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) ha identificato per la prima volta l’origine dell’emissione nei raggi X in un raro sistema binario contenente una pulsar millisecondo. Grazie ai dati del satellite IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer) della NASA, gli scienziati hanno scoperto che i raggi X provengono dal vento della pulsar e non dal disco di accrescimento, come ipotizzato finora.
Il sistema osservato è PSR J1023+0038, noto anche come J1023: una pulsar millisecondo in fase di transizione, che alterna periodi in cui accresce materia dalla sua compagna a momenti in cui emette pulsazioni radio. Questi oggetti, noti come pulsar di transizione, rappresentano una rara fase evolutiva delle stelle di neutroni nei sistemi binari, e costituiscono dei veri e propri laboratori per studiare i processi fisici che governano la loro attività.
Per determinare l’origine della radiazione X, il team ha confrontato la polarizzazione della luce in banda X, osservata da IXPE, con quella ottica rilevata dal Very Large Telescope (ESO). I risultati hanno mostrato che entrambe le emissioni hanno lo stesso angolo di polarizzazione, indicazione diretta che sono generate dallo stesso meccanismo fisico: il vento relativistico prodotto dalla pulsar.
IXPE è attualmente l’unico osservatorio spaziale in grado di misurare la polarizzazione dei raggi X. Le osservazioni di J1023 rappresentano il primo caso di studio su un sistema binario con queste caratteristiche. Per la ricerca, sono state utilizzate anche le osservazioni del Very Large Array (VLA) in New Mexico.
Una nuova interpretazione per le emissioni X delle pulsar binarie
Le misure di IXPE indicano un grado di polarizzazione del 12% nei raggi X, con un orientamento coerente con quello della luce ottica. Questa coerenza rappresenta una prova diretta che l’emissione osservata è dominata dal vento della pulsar: un flusso di particelle cariche e campi magnetici generato dalla rapida rotazione della stella di neutroni.
Quando questo vento interagisce con la materia presente nel sistema, in particolare con il disco di accrescimento, si crea una regione di shock in cui le particelle vengono accelerate quasi alla velocità della luce, producendo radiazione polarizzata.
Questa scoperta sfida le interpretazioni precedenti, secondo cui l’emissione X derivava principalmente dal disco stesso. Il risultato ha implicazioni dirette non solo sulla comprensione dei singoli oggetti, ma anche sulla modellizzazione dei processi fisici nei sistemi binari contenenti stelle di neutroni. La polarimetria si dimostra quindi uno strumento fondamentale per indagare la geometria e la fisica dei campi magnetici estremi.
Transizioni e accrescimento: osservare l’evoluzione in diretta
PSR J1023+0038 non è una pulsar qualunque: è una delle poche conosciute a mostrare transizioni chiare tra stato radio pulsante e stato di accrescimento. In questi passaggi, il sistema diventa un vero e proprio “laboratorio” astrofisico per comprendere come si evolve una pulsar millisecondo, e quali meccanismi governano il passaggio tra le due fasi.
Il ruolo dell’INAF in questo studio è stato centrale, con la guida scientifica della ricerca e l’analisi dei dati da parte di ricercatori italiani. Baglio ha spiegato:
Confrontare la polarizzazione nei raggi X e nell’ottico ci ha permesso di tracciare l’origine dell’emissione, e capire meglio l’interazione tra la pulsar e il materiale circostante.
Grazie a IXPE, strumenti come NICER e telescopi terrestri, i ricercatori stanno ora costruendo una visione più completa dell’ambiente estremo attorno alle pulsar. Il caso di J1023 rappresenta il primo esempio di come la polarimetria X possa svelare la fisica dei sistemi binari con stelle di neutroni, e potrebbe diventare un riferimento per studi futuri su oggetti simili.
Lo studio, pubblicato su The Astrophysical Journal Letters, è reperibile qui.
