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Rappresentazione artistica della Doppia Pulsar, composta di due pulsar attive che orbitano una attorno all'altra ogni 147 minuti. Il movimento orbitale di questi oggetti estremamente densi causa diversi effetti relativistici, tra cui onde gravitazionali che sottraggono energia al sistema, che si contrae di circa 7 mm all'anno. Credit: Michael Kramer/MPIfR.
PSR J0737-3039A/B si trova a circa 2.000 anni luce dalla Terra, all'interno della Via Lattea. È composta da due stelle di neutroni, gli oggetti astronomici più densi dopo i buchi neri. Entrambe le stelle sono anche pulsar, in quanto emettono un fascio di radiazione che ruota insieme alla stella, come un faro. Scoperto nel 2003 dall'astronoma italiana Marta Burgay, il sistema è l'unica doppia pulsar attualmente conosciuta.
Le due stelle si muovono a un milione di km all'ora, impiegando solo 147 minuti per girare l'una intorno all'altra, e gli oggetti molto densi che orbitano ad alta velocità sono un banco di prova ideale per la teoria gravitazionale. Mentre ruotano l'una intorno all'altra, la loro orbita si restringe, e perdono energia sotto forma di onde gravitazionali, come previsto dalla teoria di Einstein. Seguire i cambiamenti nei lampi delle pulsar permette di misurare il restringimento orbitale e fornisce un'osservazione indiretta delle onde gravitazionali. Questo è ciò che Russell Hulse e Joseph Taylor fecero per la prima volta con un altro sistema binario contenente una pulsar, vincendo il premio Nobel per la fisica nel 1993 per i loro studi.
Nel 2006, pochi anni dopo la scoperta di Burgay, i fisici avevano già utilizzato PSR J0737-3039A/B per migliorare la misura di Hulse e Taylor. Ora questo nuovo studio1, di cui sono coautori Burgay e Andrea Possenti, entrambi all'INAF di Cagliari, migliora la precisione della misura di 25 volte, combinando i risultati di 16 anni di osservazioni con sette radiotelescopi di tutto il mondo. I dati corrispondono alle previsioni della relatività generale con una precisione da record dello 0,013 %.
Le onde gravitazionali causate dalla doppia stella di neutroni sono troppo deboli per essere rilevate direttamente da interferometri come Virgo in Italia e Ligo negli Stati Uniti. Tuttavia, secondo Burgay, un giorno potrebbero essere rilevate da quelli più grandi, come l'interferometro spaziale LISA progettato dalla NASA e dall'ESA.
Gli autori hanno anche creato modelli del sistema basati su teorie alternative della gravità, e hanno trovato discrepanze significative con le osservazioni. "È una misura estremamente precisa, e qualsiasi altra teoria dovrebbe essere in grado di spiegare le osservazioni con almeno la stessa precisione [per essere competitiva]", spiega Nanda Rea, un astrofisico del Consiglio nazionale per la ricerca scientifica (CSIC) di Barcellona, che non ha partecipato allo studio. "Continuare l'osservazione nei prossimi anni permetterebbe di testare la relatività generale con sempre maggiore precisione", sottolinea.
Ci sono ancora altre cose che i ricercatori vorrebbero sapere sulla composizione delle due stelle, ma questa parte dello studio è ostacolata dal fatto che l'asse delle pulsar si è spostato nel 2008, oscurando la luce di una di esse. Secondo Burgay, i modelli suggeriscono che entrambe le pulsar dovrebbero tornare visibili nei prossimi anni.
