Cronache pechinesi, le trottole stellari del più grande radiotelescopio al mondo

Tianyan, ovvero Occhio del Paradiso. Cinquecento metri di diametro. Quattromilaseicento pannelli triangolari a comporre il più grande radiotelescopio sferico al mondo, grande come trenta campi da calcio. Ovviamente cinese, provincia di Guishou, perché sono anni che lo storico bisogno di rivalsa del popolo cinese alimenta il conseguimento di un record dopo l’altro: il ponte più alto; la diga più grande; la più grande rete ferroviaria ad alta velocità.

Torniamo al Tianyan. A parte le dimensioni fisiche, questo radiotelescopio è balzato agli onori della cronaca perché il team internazionale di ricerca del progetto Fast, che sta per Five-hundred meter Aperture Spherical Telescope, ha scoperto sei nuove Pulsar. Sono oggetti molto strani, le Pulsar.

Occorre spiegazione. Quando una stella con una massa da 10 a 29 volte quella del nostro Sole (2×10³⁰ kg) “muore” in una titanica esplosione diventando una Supernova, quello che rimane collassa in una stella a neutroni, particelle subatomiche presenti nel nucleo dell’atomo, senza carica elettrica e con una massa circa uguale a quella del protone. A dire il vero non sono vere proprie stelle. Sono corpi ad altissima densità, stimata in 10 elevato alla 17 chili per metro cubo (10¹⁷ kg/m³); la Terra, a titolo di confronto, ha una densità media pari a circa 5×10³ kg/m³, quindi sono pesantissimi: un cucchiaino da thè di materiale di una stella a neutroni pesa circa un miliardo di tonnellate, 900 volte la piramide di Giza; ruotano su sé stessi a velocità anche altissima. La pulsar veloce PSR J1748-2446ad di giri al minuto ne fa 48mila.

Il perché di questo ruotare iperveloce è facile da spiegare. Avete presente un pattinatore su ghiaccio che esegue la trottola? Inizia a girare con le braccia allargate e poi, quando le porta a contatto con il corpo, la sua velocità di rotazione, in virtù della conservazione del momento angolare, aumenta in modo significativo. Immaginate ora una stella che ruota lentamente su sé stessa, il cui raggio è come ordine di grandezza pari a decine di milioni di chilometri, che evolve in una stella a neutroni con un raggio di una decina di chilometri. La sua velocità di rotazione aumenterà in modo proporzionale alla riduzione del raggio. La rotazione, insieme al formidabile campo magnetico di cui questi oggetti sono dotati – da 100 milioni a un milione di miliardi di volte più intenso di quello terrestre – genera un campo elettrico che accelera ad altissima velocità particelle elettricamente cariche come elettroni e protoni, generando un fascio elettromagnetico che ruota con l’oggetto stesso e viene emesso in una molteplicità di lunghezze d’onda: dalle onde radio ai raggi gamma, luce visibile compresa.

Non di tutte è chiaro il meccanismo di generazione. Quando questo fascio non è allineato con l’asse di rotazione dell’oggetto, l’effetto che si osserva dalla Terra è analogo a quello che si registra guardando la luce di un faro nella notte che sembra pulsare, accendendosi e spegnendosi con regolarità. A dire il vero, questa dinamica non spiega però perché possano esistere le pulsar veloci, o Millisecond Pulsar. Ipotesi accreditata è che ruotano così velocemente perché sono delle “vedove nere” che divorano l’energia e momento angolare di una compagna sfortunata.

Fig. 1 Pulsar che assorbe una stella vicina

Fine dello spiegone, di certo parziale, limitato, approssimato e insufficiente. Così ho subito dato ragione ai sempre vigili e critici e protettori del sapere.

Torniamo in Cina, all’Occhio del Paradiso. Sarà perché il diciannovesimo Congresso Nazionale del Partito Comunista Cinese apre il 18 ottobre prossimo venturo che la stampa locale mette in prima pagina la scoperta – vedi il pezzo di Zhang Zhihao, lo ringrazio, su China Daily dell’11 ottobre scorso – dei pulsar di cui sopra e che fa proclamare a Yan Yun, direttore degli Osservatori Astronomici della Cina, che si è aperta “una nuova era di scoperte astronomiche cinesi”. A dire il vero solo due oggetti sono stati confermati da altri osservatori, in particolare australiani. Il primo è a 16mila anni luce e ruota una volta ogni 1,83 secondi; il secondo è a “solo” 4mila100 anni luce di distanza e compie una rotazione ogni 0,59 secondi. Poco male: è comunque la prima volta per la comunità scientifica cinese.

La Cina con il Fast entra a pieno titolo nell’esclusivo club delle macchine uniche al mondo, di cui fa parte l’anello del Cern di Ginevra e il Ligo che ha fatto conseguire il premio Nobel per la Fisica 2017 a Weiss, Thorne e Barish. Infrastrutture che dimostrano l’inutilità di nazionalismi e campanilismi innescando processi internazionali, i soli che permettono di fare avanzare in modo significativo e veloce la ricerca scientifica sperimentale. George Hobbs, responsabile del telescopio in Australia che ha confermato le scoperte cinesi, ha dichiarato: “Se il Fast trova un sistema binario dove una pulsar orbita intorno a un buco nero, la scoperta merita il Nobel”. Visto che l’hanno assegnato a chi ha trovato due buchi neri impegnati in un giro di valzer cosmico su una pista da ballo lontana 1,3 miliardi di anni luce, l’affermazione ha molto molto senso. Hobbs ha fatto riferimento al Sacro Graal della Gravità, la configurazione sperimentale ideale per sottoporre a un’ulteriore verifica la relatività generale in condizioni di campo gravitazionale molto forte così da studiare le proprietà dei buchi neri, e arrivare, forse, a capire cosa sia la gravità così da costruire il grande modello unificato della Fisica, mettendo in sintonia la relatività generale con la meccanica quantistica. Forse.