Corre nella galassia a 990 chilometri al secondo, ha 63mila anni e ruota su se stessa 16 volte al secondo. La pulsar Psr J1101-6101, cuore della nebulosa del Faro, è stata mappata per la prima volta dal telescopio spaziale Ixpe della Nasa e dell'Agenzia spaziale italiana. Il paper, pubblicato su Astrophysical Journal, porta la firma di tre ricercatori italiani di Inaf e Infn.
Diciotto giorni di osservazione, 950mila secondi di raggi X
Ixpe ha puntato la nebulosa del Faro tra il 30 maggio e il 17 giugno 2025, accumulando circa 950mila secondi di esposizione ai raggi X polarizzati. Il satellite, lanciato nel dicembre 2021 da un vettore SpaceX, è il primo strumento in orbita capace di misurare la polarizzazione X di sorgenti astrofisiche estreme. Il bersaglio della campagna era duplice: il filamento lungo circa cinque minuti d'arco che si allunga dalla pulsar e la scia più corta, chiamata trail, che punta in direzione opposta.
La pagina della Nasa sulla missione Ixpe ricostruisce il meccanismo: le particelle ad alta energia sparate dalla pulsar scontrano il gas interstellare e generano un fronte d'onda simile alla prua di una nave. Dietro quel fronte si forma la scia turbolenta; davanti, il filamento fila lungo le linee del campo magnetico galattico.
Tre firme italiane e una turbolenza piu bassa del previsto
Nel paper compaiono tre autori italiani: Stefano Silvestri dell'Infn di Pisa, Niccolo Bucciantini dell'Inaf Osservatorio di Arcetri e Paolo Soffitta dell'Inaf Istituto di astrofisica spaziale di Roma. Le istituzioni italiane coinvolte sono cinque tra sezioni Infn, osservatori Inaf e Universita di Firenze. Un peso rilevante, considerando che Ixpe stessa è una missione a partecipazione italiana: il rivelatore di polarizzazione a bordo è stato progettato e realizzato in Italia.
Il risultato più interessante non è la conferma che i campi magnetici sono allineati con il flusso delle particelle, cosa già ipotizzata da vent'anni. E' la misura del grado di polarizzazione: 55 per cento con incertezza 18 per cento nel filamento, oltre il 99 per cento di confidenza. Un valore alto significa turbolenza magnetica bassa, molto più bassa di quanto i modelli prevedevano per uno shock relativistico. In altre parole, lì il campo magnetico e ordinato, non caotico.
La divergenza radio-X che apre il prossimo enigma
Bucciantini lo dice esplicitamente nel comunicato Inaf 'Gita al faro con Ixpe': "La netta divergenza nell'orientamento dei campi magnetici osservata tra le lunghezze d'onda radio e raggi X fornisce una prova convincente della natura altamente strutturata di questi oggetti". Detto in modo pratico: guardando la stessa pulsar con radiotelescopi e con Ixpe, il campo magnetico appare orientato in due direzioni diverse. Non è un errore di misura, è la firma di regioni distinte dentro il sistema, ciascuna con un proprio meccanismo di accelerazione.
Per gli astrofisici è una tessera in più sul funzionamento delle pulsar veloci in fuga, oggetti che attraversano la galassia a velocita superiori a quelle di una stella normale e che accendono la nebulosa attorno a sè solo per una frazione della loro vita. Per la ricerca italiana è la conferma che Ixpe continua a produrre risultati con firma tricolore quattro anni dopo il lancio, dopo la Nebulosa del Granchio e altre sorgenti X galattiche osservate dal satellite.
Il prossimo passo, secondo il team, sarà riosservare altre pulsar in fuga con setup analoghi per capire se la turbolenza magnetica bassa sia una caratteristica generale o una peculiarità di Psr J1101-6101. Ixpe intanto continua a raccogliere fotoni.
Domande frequenti
Che cos'è la pulsar Psr J1101-6101 e perché è importante?
La pulsar Psr J1101-6101 è il cuore della nebulosa del Faro, una stella di neutroni che ruota su se stessa 16 volte al secondo e viaggia a 990 chilometri al secondo nella galassia. È importante perché la sua osservazione ha permesso di ottenere nuove informazioni sulla struttura e il comportamento dei campi magnetici nelle pulsar in fuga.
Qual è il ruolo dell'Italia nella missione Ixpe?
L'Italia ha avuto un ruolo centrale nella missione Ixpe, partecipando sia alla progettazione e realizzazione del rivelatore di polarizzazione a bordo del satellite sia alla ricerca scientifica, con tre autori italiani principali e cinque istituzioni coinvolte. Ixpe è frutto di una collaborazione tra NASA e Agenzia Spaziale Italiana.
Cosa ha scoperto Ixpe riguardo al campo magnetico della nebulosa del Faro?
Ixpe ha misurato un grado di polarizzazione del 55% nel filamento della nebulosa, indicando una turbolenza magnetica molto più bassa del previsto. Questo suggerisce che il campo magnetico nella regione osservata è sorprendentemente ordinato, sfidando i modelli teorici precedenti.
Perché c'è una divergenza tra le osservazioni radio e quelle ai raggi X?
La divergenza tra osservazioni radio e ai raggi X indica che il campo magnetico appare orientato in direzioni diverse a seconda della lunghezza d’onda osservata. Questo fenomeno suggerisce l’esistenza di regioni distinte con differenti meccanismi di accelerazione all’interno della stessa pulsar.
Quali sono i prossimi passi della ricerca su queste pulsar?
Il team prevede di riosservare altre pulsar in fuga con metodi simili per verificare se la bassa turbolenza magnetica sia una caratteristica generale o una peculiarità di Psr J1101-6101. Ixpe continuerà intanto a raccogliere dati su altre sorgenti X galattiche.
