Rappresentazione artistica di una magnetar con un'eruzione sulla sua superficie. Credits: GSFC/NASA/Chris Smith (USRA)
Il 5 ottobre 2020 una magnetar, una tipologia specifica di stella di neutroni, ha diminuito improvvisamente la sua velocità di rotazione, un fenomeno rarissimo e allo stesso tempo misterioso.
La spiegazione scientifica che si cela dietro questo comportamento non è ancora certa. Un gruppo di scienziati guidato da Matthew G. Baring, professore presso il dipartimento di fisica e astronomia dell’università di Rice in Texas, ha avanzato una precisa ipotesi. Il rallentamento potrebbe essere dovuto a un’eruzione simile a quella di un vulcano sulla superficie della magnetar, che ha diffuso un vento di particelle nello spazio.
Una stella di neutroni rappresenta lo stadio finale della vita di una stella massiccia, più pesante del nostro Sole. Al momento della morte, gli strati esterni della stella esplodono, mentre il nucleo interno collassa su se stesso dando origine alla stella di neutroni.
Questi oggetti sono molto compatti, infatti contengono circa 1.4 masse solari in una sfera di 10 chilometri di raggio, e hanno un periodo di rotazione dell’ordine del secondo. In particolare, le magnetar sono stelle di neutroni caratterizzate da campi magnetici molto intensi, trilioni di volte più elevati di quello terrestre.
In generale, la velocità di rotazione delle stelle di neutroni diminuisce lentamente nel tempo. Queste sorgenti emettono radiazione e perdono energia a discapito dell’energia rotazionale. Di conseguenza, sono costrette a rallentare. Eppure, in rari casi, questi oggetti possono rallentare in modo improvviso.
L’evento osservato a ottobre 2020 che ha come protagonista la magnetar SGR 1935+2154 ne è un esempio. Gli autori della ricerca hanno monitorato regolarmente l’emissione di raggi X di questa sorgente, usando i telescopi NICER (Neutron Star Interior Composition Explorer) della NASA e XMM-Newton dell’ESA. Ma in questa banda energetica non hanno riscontrato anomalie.
Tuttavia, nei giorni successivi al brusco rallentamento, SGR 1935+2154 ha emesso tre impulsi transitori in banda radio, detti Fast Radio Bursts (FRB), seguiti da un’emissione radio pulsata della durata di un mese. Data la rarità dei rallentamenti e dei segnali radio emessi dalle magnetar, la loro sincronia ha suggerito un’associazione tra gli eventi.
L’ipotesi avanzata potrebbe dissolvere la nebbia di mistero che circonda questi particolari oggetti. I ricercatori sostengono che l’improvviso rallentamento sia dovuto a un evento violento, simile a un’eruzione vulcanica, che provoca una dispersione impulsiva di plasma.
In particolare, se questa diffusione avviene in prossimità di un polo magnetico della stella, si genera un vento di particelle che potrebbe alterarne il campo magnetico. Tutto ciò causerebbe a sua volta un improvviso rallentamento della magnetar e la generazione di onde radio. A tal proposito, Baring afferma:
Si è ipotizzato che le stelle di neutroni possano avere l’equivalente di vulcani sulla loro superficie. I nostri risultati suggeriscono che potrebbe essere così. E che in questa occasione, la rottura si è verificata molto probabilmente in corrispondenza o in prossimità del polo magnetico della stella.
L’evento di SGR 1935+215 avvenuto a ottobre 2020 è considerato unico nel suo genere. Sono state osservate una manciata di magnetar associate a impulsi radio transitori, ma questa è la prima volta che si registra l’emissione radio quasi in contemporanea a un rallentamento improvviso della rotazione.
L’ipotesi del vento di particelle emesso dalla stella e diffuso nello spazio, che cambia la geometria del campo magnetico e provoca l’aumento del periodo rotazionale, potrebbe far luce sui misteri che girano attorno alle magnetar. “L’interpretazione del vento permetterebbe di capire perché l’emissione radio si origina. Questo può fornire nuove conoscenze mai avute prima” conclude Baring.
La ricerca, pubblicata su Nature Astronomy, è reperibile qui.
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