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Anno 7 Numero 340

Il satellite Fermi scopre la prima pulsar “solo gamma”

Circa tre volte al secondo, una stella di neutroni formatasi circa 10.000 anni fa manda un fascio di raggi gamma in direzione della Terra. È la nuova pulsar scoperta dal satellite NASA Fermi, di cui l'Italia con l'Agenzia Spaziale Italiana (ASI), l'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) e l'Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) è partner fondamentale. E’ la prima mai rivelata che si lasci vedere soltanto nella banda gamma e si tratta della prima, importante scoperta compiuta dal satellite dal momento del suo lancio, avvenuto nel giugno di quest’anno.

La pulsar si trova all’interno del resto di una supernova conosciuto come CTA-1, distante 4.600 anni luce, nella costellazione di Cefeo. I suoi fasci di raggi gamma giungono a Terra ogni 316,86 millisecondi. La stella, formatasi dall’esplosione della supernova che ha anche dato origine alla bolla di gas in espansione, ha un’emissione di mille volte superiore a quella del nostro Sole. Il paper sulla nuova pulsar è pubblicato il 16 ottobre da Science Express, e verrà presentato domani a Roma, durante il convegno “Polarimetry Days” al Centro Congressi Cavour, da uno degli autori, G. Kanbach.

Una pulsar è una stella di neutroni che ruota molto velocemente e che si comporta come un faro emettendo radiazione in coni ristretti a intervalli estremamente regolari. Gli astronomi hanno catalogato circa 1.800 pulsar e, sebbene la maggioranza sia rivelata nella banda radio, alcune decine sono rivelate anche in ottico, in raggi X e qualcuna anche in raggi gamma. Inoltre conosciamo una stella di neutroni molto brillante in raggi gamma, senza emissione radio: Geminga. Tuttavia essa venne riconosciuta grazie alla sua emissione in raggi X, e mai prima d’ora era stato possibile rivelare una stella di neutroni solo a partire dai raggi gamma. Gli scienziati pensano che la CTA-1 sia, in verità, solo la prima di una più vasta popolazione di sorgenti gamma, e i dati raccolti dal Large Area Telescope (LAT) a bordo di Fermi ci offriranno nuove informazioni sulla sua natura. Le straordinarie capacità del LAT aprono quindi una nuova era nello studio delle stelle di neutroni senza emissione radio. Se pensiamo che per capire la natura di Geminga sono occorsi 20 anni di sforzi, mentre per la stella di neutroni in CTA-1 solo due mesi di osservazioni, ci possiamo rendere conto di quanto sia potente lo strumento LAT.

Il cuore dello strumento LAT è stato realizzato In Italia: è un rivelatore in grado di stabilire la direzione di arrivo del fotone gamma e quindi di individuare la regione del cielo dove è stata prodotta l’"emissione di alta energia”. Questo rivelatore, composto di 16 “torri” identiche che alternano strati di tungsteno a strati di silicio, è stato progettato e assemblato nei laboratori di Pisa dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN).

Il fascio della pulsar viene generato perché la stella di neutroni possiede un intenso campo magnetico in rapida rotazione. Un flusso di particelle cariche esce dai poli magnetici della stella a una velocità prossima a quella della luce creando i raggi gamma che vengono poi registrati da LAT. Dal momento che le stelle di neutroni emettono radiazione a spese della loro riserva di energia rotazionale, esse rallentano in maniera graduale. Nel caso della sorgente CTA-1, il periodo di rotazione cresce di circa un secondo ogni 87.000 anni.

Il LAT opera una scansione completa del cielo ogni 3 ore e rivela fotoni di energia compresa fa i 20 milioni e i 300 miliardi di volte quella della luce visibile. Ogni minuto, gli strumenti registrano un raggio gamma proveniente dalla CTA-1. Questo basta agli scienziati per ricostruire la sequenza d’impulsi di una stella di neutroni, il suo periodo di rotazione, e la velocità a cui rallenta.

Fermi è stato realizzato dalla NASA con un contributo italiano di assoluto rilievo, coordinato e finanziato dall’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) in collaborazione con Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) e Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF). Le PMI G&A Engineering, Mipot, Plyform e Centrotecnica, con alcune facility Thales Alenia Space, e la comunità scientifica nazionale, INFN ed INAF in primis, grazie all’esperienza acquisita negli anni passati e culminata con la messa in orbita il 23 aprile 2007 del satellite tutto italiano AGILE, hanno infatti costruito il cuore dello strumento principale a bordo del satellite, partecipano all’attività scientifica e forniscono supporto per l'archiviazione, l’analisi e la distribuzione dei dati attraverso l’ASI Science Data Center.

www.asi.it

Roma, 16 ottobre 2008