Animazione artistica del sistema della pulsar Doppia J0737-3039B. Ciascuna pulsar, proprio come se si trattasse di un radiofaro cosmico, emette fasci conici di onde radio [qui rappresentati in modo immaginifico in colore giallastro] che possono venire captati dai più grossi radiotelescopi terrestri. In particolare, la pulsar A [qui rappresentata come un pallino rosso] illumina il nostro pianeta circa 44 volte al secondo (nell'animazione la velocità di rotazione della pulsar A è fortemente rallentata rispetto alla realtà), mentre la pulsar B [rappresentata dal pallino rosso circondato dalla ampia struttura bluastra a forma di ciambella] illumina il nostro pianeta ogni 2.8 secondi (in questo caso l'animazione rispetta all'incirca questo periodo di rotazione). Le due pulsar orbitano una attorno all'altra in circa 2 ore e mezza ad una distanza media di circa due volte e mezza la separazione Terra-Luna. Per una circostanza fortunata, il piano orbitale delle due stelle è veduto quasi di taglio dalla Terra. Questo fatto implica che, ad ogni orbita, il segnale radio emesso dalla pulsar A viene temporaneamente (la durata del fenomeno è di circa 30 secondi) assorbito dalle particelle elettricamente cariche che sono contenute dentro la struttura a forma di ciambella che circonda la pulsar B (il nome tecnico di questa "ciambella" è "magnetosfera" della pulsar B). In quattro anni, presso il radiotelescopio di Green Bank, in West Virgina (USA), sono state osservate una sessantina di queste eclissi e l'esame del loro variare nel tempo ha permesso agli scienziati di misurare il lento cambiamento nella direzione dell'asse di rotazione della pulsar B. Secondo la fisica classica di Isaac Newton, questo fenomeno di mutamento della direzione dell'asse rotazionale non dovrebbe aver luogo, mentre tale moto è predetto - proprio al ritmo osservato - dalla teoria della relatività di Albert Einstein.

Modello scientifico animato del moto a trottola relativistica della pulsar PSR J0737-3039B. L'animazione descrive il moto della magnetosfera [qui rappresentata dalla struttura a ciambella] della pulsar B [che è collocata al centro della struttura a ciambella, ma è invisibile in questa animazione]. La magnetosfera circonda la pulsar B e si muove di pari passo con essa, ruotando attorno ad un comune asse di rotazione [rappresentato dalla barra che apparentemente infilza la ciambella]. A seguito del moto di precessione relativistica predetto da Einstein, l'asse di rotazione non rimane parallelo a se stesso, ma percorre un moto conico, simile a quello dell'asse di rotazione di una trottola fatta correre su un tavolo. L'animazione riproduce questo lento moto (che ha un periodo di ripetizione di circa settanta anni), indicando nella parte in basso a sinistra della animazione le date corrispondenti alle varie orientazioni (assunte in passato e predette per il futuro) dell'asse di rotazione. Al contempo nella parte bassa del quadro viene riportata (in nero) la curva che rappresenta l'andamento della eclissi del segnale della pulsar A (vedi l'altra animazione scientifica) alle varie date di osservazione. È indagando queste curve di eclissi che gli scienziati hanno potuto individuare il moto dell'asse di rotazione della pulsar B.

Modello scientifico animato del fenomeno di eclissi nel sistema J0737-3039. Il sistema binario della pulsar Doppia è visto praticamente di taglio da un osservatore posto sulla Terra. Pertanto il segnale radio della pulsar A viene brevemente eclissato, una volta per orbita (cioè ad intervalli di circa 2 ore e mezza) allorquando il moto della pulsar A [qui rappresentata da un pallino scuro] la porta a passare dietro la magnetosfera [qui rappresentata dalla struttura a ciambella] della pulsar B [collocata al centro della ciambella, ma invisibile in questa animazione]. La magnetosfera (=ciambella) cosiccome la stessa pulsar B, ruotano attorno all' asse di rotazione [rappresentato dalla barra che apparentemente infilza la ciambella]. Il segnale proveniente dalla pulsar A è tanto più assorbito quanto maggiore è lo spessore della magnetosfera (=ciambella) da attraversare e ne risulta la curva di intensità del segnale radio riportata in nero nella parte bassa dell'immagine. Il filmato ha la durata reale della eclissi (circa 30 secondi) e le variazioni nell'intensità del segnale sono anche percepibili direttamente ascoltando l'audio associato. Al termine del filmato è possibile paragonare la curva nera (risultato dei calcoli compiuti dagli scienziati e che sono alla base di questa animazione) con la curva rossa, che rappresenta invece i dati reali raccolti dal radiotelescopio di Green Bank. Come si nota, l'accordo à notevolissimo.

Visione artistica schematica del sistema binario J0737-3039, contenente le due radio pulsar, note come pulsar A e pulsar B. Esse orbitano una attorno all'altra in circa 2 ore e mezza, lungo un'orbita di forma ellittica con una distanza media di circa due volte e mezza la distanza Terra-Luna. Le loro masse sono rispettivamente uguali a 1.34 volte la massa del Sole (pulsar A) e 1.25 volte la massa del Sole (pulsar B). La pulsar A ruota su se stessa 44 volte al secondo, mentre la pulsar B ruota più lentamente: un giro ogni 2.8 secondi. Le osservazioni hanno permesso di evidenziare che l'asse di rotazione della pulsar B si comporta come una "trottola relativistica", percorrendo un ciclo completo in circa settanta anni.

Il Green Bank Telescope (West Virginia, USA): un paraboloide da 101 metri di diametro dotato di superficie attiva. Grazie alla sua superiore area di raccolta delle onde elettromagnetiche, questo strumento viene utilizzato per fare cicliche osservazioni di altissima precisione del sistema J0737-3039 e ha permesso di collezionare i dati che sono alla base dell'osservazione del moto di precessione relativistica dell'asse di rotazione della pulsar B

©NRAO, USA

Un impianto scientifico di concezione simile al Green Bank Telescope sta ora per sorgere in Sardegna, a circa 35 km da Cagliari, nel comune di San Basilio. Si tratta del Sardinia Radio Telescope (SRT), un radiotelescopio del diametro di 64 mt con superficie attiva. L'impianto, disegnato per applicazioni di Radioastronomia, Geodinamica e Scienze Spaziali, si configura come una facility internazionale di altissimo profilo. L'operazione è finanziata principalmente dal MIUR e dalla Regione Autonoma della Sardegna. Al progetto partecipa anche l'Università di Cagliari che sta attivando diverse iniziative di formazione nell'ambito della Laurea e del Dottorato in Fisica e in Ingegneria.  

  ©INAF