Nuovo studio spiega effetto zebra della Pulsar Granchio

Roma – Uno studio guidato da Mikhail Medvedev dell’Università del Kansas propone una spiegazione quasi completa del motivo a “strisce zebrate” osservato nelle emissioni radio della Pulsar del Granchio: un “tira e molla” tra effetti di plasma e lente gravitazionale che modella il segnale. Il lavoro, accettato dal Journal of Plasma Physics e disponibile in pre-print su arXiv, mostra come la combinazione tra plasma magnetosferico e gravità produca bande di interferenza responsabili delle emissioni radio discrete e ad alto contrasto. Da oltre vent’anni gli scienziati cercano di comprendere l’origine delle bande luminose e distinte nelle onde radio emesse dalla Pulsar del Granchio, residuo della supernova osservata da astronomi cinesi e giapponesi nel 1054. Nel 2024 Medvedev, professore di fisica e astronomia alla KU, aveva già pubblicato un lavoro capace di riprodurre in gran parte il motivo zebrato; ora ha perfezionato l’analisi includendo gli effetti della gravità, individuati come “ultimo pezzo del puzzle”. “La gravità modifica la forma dello spaziotempo”, ha affermato Medvedev. “La luce non viaggia in linea retta in un campo gravitazionale perché lo spazio stesso è curvo. Ciò che sarebbe rettilineo nello spaziotempo piatto diventa curvo in presenza di una forte gravità. In questo senso, la gravità agisce come una lente nello spaziotempo curvo”. Secondo il ricercatore, sebbene la lente gravitazionale sia stata ampiamente discussa nel contesto dei buchi neri, quello della Pulsar del Granchio rappresenta “la prima applicazione reale” in cui si osserva un’interazione combinata tra plasma e gravità nel modellare il segnale. “Nelle immagini dei buchi neri, la sola gravità plasma la struttura. Nella pulsar del Granchio, sia la gravità che il plasma agiscono insieme”. Relativamente vicina in termini astronomici, la Pulsar del Granchio si trova al centro della Nebulosa del Granchio, nel Braccio di Perseo della Via Lattea, a circa 6.500 anni luce dalla Terra, in una posizione favorevole all’osservazione. Lo spettro della pulsar mostra una peculiarità unica: bande spettrali discrete con zone di completa oscurità tra una banda e l’altra. “Le strisce sono assolutamente distinte, con una completa oscurità tra di esse”, ha spiegato Medvedev. “C’è una banda luminosa, poi niente, banda luminosa, niente. Nessun’altra pulsar mostra questo tipo di striature”. Il precedente modello attribuiva un ruolo centrale alla diffrazione causata dal plasma nella magnetosfera della pulsar. Tuttavia, non riusciva a spiegare l’elevato contrasto osservato. L’inclusione della gravità, secondo l’autore, fornisce il tassello mancante: “Il plasma può essere pensato come una lente defocalizzante, mentre la gravità agisce come una lente focalizzante. Quando questi due effetti si sovrappongono, si formano percorsi specifici in cui si compensano a vicenda”. La combinazione tra plasma magnetosferico e gravità focalizzante genera così bande di interferenza in fase e fuori fase dell’intensità delle onde radio. “Quando due percorsi quasi identici portano la luce all’osservatore, formano un interferometro. Ad alcune frequenze si rinforzano producendo bande luminose; ad altre si annullano producendo oscurità. Questa è l’essenza della figura di interferenza”, ha aggiunto. Secondo Medvedev, il meccanismo fisico alla base del motivo zebrato è ora spiegato quasi completamente. Potrebbero essere necessari perfezionamenti quantitativi, ad esempio includendo gli effetti della rotazione della pulsar, ma non cambiamenti qualitativi. Il lavoro potrebbe offrire un nuovo strumento per studiare oggetti gravitazionali rotanti e approfondire la comprensione delle pulsar, difficili da rappresentare visivamente, oltre a costituire un banco di prova per teoria e simulazioni e uno strumento sensibile per analizzare la distribuzione della materia attorno alle stelle di neutroni. (30Science.com)