Illustrazione del sistema binario rotante di una nana biancae della pulsar PSR J1141-6545. (Immagine: Credit: Mark Myers, ARC Center of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav))

Un recente studio potrebbe confermare un’altra delle previsioni che Einstein formulò nella sua Teoria Generale della Relatività. Sembrerebbe infatti che lo spazio-tempo possa volteggiare in un turbine attorno ad una stella morta.

 

Lo spazio-tempo ruota nell’effetto Lense-Thirring

Questo fenomeno è conosciuto come effetto Lense-Thirring, secondo il quale lo spazio-tempo è in grado di ruotare attorno ad un corpo massiccio in rotazione. Questa caratteristica è stata rilevata anche, grazie a dei satelliti, attorno al nostro Pianeta, ma si tratta di un effetto troppo piccolo per poter essere studiato e compreso.

I ricercatori hanno dunque volto il loro sguardi, alla ricerca dell’effetto Lense-Thirring, su oggetti molto più massicci della Terra, come le stelle di neutroni e le nane bianche. Questi corpi celesti infatti hanno delle masse enormi e dunque dei campi gravitazionali molto più potenti rispetto alla nostra piccola Terra.

Nello specifico, per la realizzazione di questo studio, pubblicato il 30 Gennaio sulla rivista Science, gli scienziati si sono concentrati su una giovane pulsar che ha una massa di circa 1,27 volte quella del Sole, nota come PSR J1141-6545. Questa stella di neutroni a rotazione rapida, si trova accanto alla Croce del Sud, nella costellazione della Musca (mosca), ad una distanza dalla Terra tra i 10.000 ed i 25.000 anni luce.

 

Quando una pulsar ruota attorno ad una nana bianca

Le pulsar sono dunque stelle di neutroni che ruotano molto velocemente, emettendo onde radio dai loro poli magnetici. Sono il prodotto della morte di una stella in una supernova, in cui l’altissima forza gravitazionale è in grado di schiacciare i resti della stella al punto da fondere protoni ed elettroni, formando una stella di neutroni.

La pulsar PSR J1141-6545 inoltre si trova attorno ad una nana bianca grande più o meno quanto il sole. Anche le nane bianche sono stelle morte. Alcune stelle di medie dimensioni infatti esauriscono il loro carburante e perdono i loro strati esterni, lasciandosi dietro dei nuclei super densi che sono le nane bianche.

Secondo quanto emerge dallo studio guidato da Vivek Venkatraman Krishnan, astrofisico del Max Planck Institute for Radio Astronomy di Bonn, la pulsar di questo sistema binario, ruota attorno alla nana bianca ad una velocità di circa 1.000.000 di km/h, impiegato 5 ore per percorrere la sua stretta orbita attorno alla stella.

 

Studiare la rotazione dello spazio-tempo per conoscere le stelle

Nel loro studio i ricercatori hanno misurato per 20 anni gli impulsi che PSR J1141-6545 inviava sulla Terra, con l’utilizzo dei radiotelescopi australiani UTMOST e Parkes. Da questa lunghissima osservazione i ricercatori hanno rilevato una lenta deriva nell’orbita della pulsar attorno alla nana bianca.

Per spiegare questo fenomeno i ricercatori hanno vagliato un grande numero di possibili cause, arrivando a concludere che si trattasse di effetto di Lense-Thirring, noto anche come trascinamento del fotogramma. Questo significa che la rapida rotazione della nana bianca nello spazio-tempo provoca dei cambiamenti nell’orbita della pulsar modificandone il suo orientamento nello spazio-tempo. Calcolando l’effetto di Lense-Thirring sulla pulsar, i ricercatori hanno dedotto la velocità di rotazione della nana bianca che dovrebbe aggirarsi attorno ai 30 giri all’ora.

Questo significa che studiando l’effetto di trascinamento del fotogramma, si possono ricavare informazioni sulla stella che lo provoca. Ciò vuol dire che questo metodo potrebbe essere usato in futuro per studiare i sistemi binari di stelle di neutroni dove si produce lo stesso effetto. In questo modo potremmo acquisire molte informazioni sulle stelle di neutroni e sulla loro composizione interna.