E'
possibile tentare una stima delle dimensioni dell'oggetto emittente
sapendo che queste sono sempre minori o, al massimo uguali, al prodotto
fra la velocità di propagazione del segnale radio nel vuoto
(quella della luce) e la durata dell'impulso radio: ne deriva che le
dimensioni delle pulsar risultano essere planetarie, dell'ordine di
qualche migliaio di km (paragonabili al diametro della Luna).
Tale inatteso risultato indusse ad ipotizzare che i segnali fossero di
natura artificiale, provenienti da qualche pianeta abitato da esseri
intelligenti animati da desiderio di contatti interstellari.
Con un misto di ironia e di convinzione, le sigle assegnate alle prime
quattro pulsar scoperte furono LGM 1, 2, 3 e 4, dove LGM era
l'abbreviazione di Little Green Man (piccolo uomo verde). Un esame
più accurato dei segnali rivelò che essi trasportavano
un'enorme quantità di energia se la sorgente degli impulsi fosse
stata alla distanza del Sole dalla Terra: questo fatto rendeva poco
plausibile l'idea di segnali artificiali inviati da una civiltà
extraterrestre. |
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| La ricezione delle Pulsar |
Nel
1967 si verificò uno straordinario evento per la
radioastronomia: la scoperta delle stelle di neutroni (PULSAR:
Pulsating Radiosource, o brevemente PSR) da parte di J. Bell, allieva
di A. Hewish all'osservatorio di Cambridge.
La storia inizia nel 1965, quando Hewish avviò la costruzione di
un array piano rettangolare composto da 2048 dipoli a mezz'onda
posizionati orizzontalmente ad alcune lunghezze d'onda di altezza dal
terreno, operante alla frequenza di 82 MHz.
La superficie fisica dello strumento ricopriva un'area pari a circa
20000 metri quadrati ed aveva la possibilità di muovere in
declinazione (di alcuni gradi) il suo lobo principale modificando
opportunamente la fase dei segnali raccolti dai vari gruppi di elementi
che giungevano al ricevitore (variando le lunghezze dei tratti di cavo
coassiale che costituivano le linee di trasmissione dell'antenna).
La rotazione terrestre garantiva la scansione in ascensione retta.
L'impianto era stato progettato per studiare le compatte radiosorgenti
quasar analizzando il fenomeno della loro scintillazione prodotta dalla
struttura irregolare del mezzo interplanetario.
Mentre i ricercatori erano impegnati in questo lavoro, notarono nelle
loro registrazioni notevoli e regolari fluttuazioni del segnale.
Ottimizzando la costante di tempo del ricevitore (molto breve)
riuscirono ad evidenziare una serie di impulsi caratterizzati da
regolare periodo di ripetizione, teoricamente generati da oggetti nella
fase finale dell'evoluzione con raggio compreso tra 10 e 50 km e massa
fra circa 0.5 e 2 masse solari: si trattava delle PULSAR o stelle di neutroni.
La larghezza degli impulsi della prima pulsar scoperta era dell'ordine di alcuni centesimi di secondo.
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| Caratteristiche del segnale ricevuto da una Pulsar |
Come accennato, le pulsar sono oggetti di piccole dimensioni che,
ruotando rapidamente (modello di T. Gold), emettono impulsi di
radiazione molto energetici ad intervalli regolari, specifici per ogni
oggetto, compresi nell'intervallo di valori da 33 millisecondi a 3.75
secondi (il più breve è relativo alla pulsar della Crab
Nebula, resto dell'esplosione di una supernova - vedi tabella seguente).
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Caratteristiche
delle principali pulsar misurate alla frequenza di 408 MHz. La maggior
parte dei nomi "moderni" assegnati alle pulsar sono costruiti
utilizzando le coordinate equatoriali approssimate precedute dalla
sigla PSR.
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Questi
impulsi, con forma diversa secondo la radiosorgente, hanno larghezza
molto piccola rispetto al periodo di ripetizione (qualche percento) e
sono di forma complessa, con dettagli della durata di 0.2 millisecondi
o meno.
Gli oggetti ad oggi conosciuti sono circa un migliaio.
La PSR 0950+08, ad esempio (vedi tabella), ha un periodo di 0.253
secondi con un tempo di salita pari a circa 5 millisecondi: un oggetto
in grado di irradiare impulsi così veloci deve necessariamente
avere dimensioni contenute dato che, in un così breve periodo di
tempo, nessun oggetto di grandi dimensioni potrebbe propagare
informazioni attraverso la sua struttura con rapidità tale da
conservare la fase della pulsazione. Dato che la radiazione percorre
solo 1500 km in 5 millisecondi, questa distanza rappresenta il diametro
massimo dell'oggetto 0950+08.
L'analisi dei segnali provenienti da altre pulsar ha mostrato come
queste non siano più grandi di circa 30 km, mediamente con
diametro pari qualche chilometro.
Le stelle di neutroni sono osservabili su un'ampia banda di frequenze,
anche se la loro emissione è più intensa verso le
maggiori lunghezze d'onda, con una rapida diminuzione di
intensità verso le frequenze più elevate.
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Segnale
periodico emesso da una Pulsar come appare all'uscita di un ricevitore
che utilizza una breve costante di tempo di post-rivelazione.
Fare click sull'immagine per ingrandirla.
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Modello di una Pulsar
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Illustrazione
schematica del meccanismo di emissione di una Pulsar (modello di T.
Gold). Fare click sull'immagine per ingrandirla.
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