La stella di neutroni che cambia identità

Una strana coppia di stelle presenti all’interno di un denso ammasso denominato Terzan 5, situato a 19.000 anni luce dal sistema solare, ha attirato l’attenzione di un team internazionale di astronomi.

“Abbiamo osservato un sistema stellare binario esotico che emette sia raggi X che onde radio“, ha detto l’astrofisico dell’Università di Alberta Craig Heinke. “Solo 10 anni fa, sapevamo dell’esistenza di stelle di neutroni dette pulsar e di stelle di neutroni che strappano la materia dalle stelle compagne, ma nessuna che si comportava in entrambi i modi”

La stella di neutroni che cambia identità

Gli scienziati del team the Milky Way ATCA and VLA Exploration of Radio Sources in Clusters (MAVERIC) hanno osservato l’insolito cambiamento nella nuova immagine, utilizzando i dati raccolti in 15 anni di ricerche dall’Osservatorio a raggi X Chandra della NASA.

Il sistema stellare è stato descritto in uno studio del 2018 condotto da Arash Bahramian, ora alla Curtin University. Nel sistema, una stella normale e una densa stella di neutroni orbitano l’una attorno all’altra e, a volte, il materiale stellare viene catturato dalla stella di neutroni, un fenomeno noto come vampirismo stellare.

Tuttavia, il sistema stellare ha un comportamento insolito, infatti alcune volte il flusso di materiale stellare si arresta e l’intenso campo magnetico della stella di neutroni ne accelera le particelle quasi alla velocità della luce, generando forti emissioni radio, note appunto come pulsar.

“Conosciamo solo una manciata di queste stelle che si alternano, chiamate pulsar di transizione al millisecondo“, ha detto l’astrofisico Gregory Sivakoff, un co-investigatore del team MAVERIC. “Avevamo pensato a lungo che le stelle di neutroni dovessero mangiare materiale da una stella vicina per girare a velocità così elevate, ma è stato solo con la pulsar al millisecondo di transizione che abbiamo trovato il proiettile d’argento che ha dimostrato che la nostra ipotesi è probabilmente corretta“.

Sono noti solo tre esempi confermati di sistemi che cambiano identità, ha spiegato Sivakoff. Il primo è stato scoperto nel 2013 grazie al telescopio Chandra e molti altri telescopi a raggi X e radiotelescopi, che hanno reso la nuova immagine del sistema ancora più emozionante.

“Il primo di questi sistemi ad essere scoperto ha suscitato un’enorme eccitazione, poiché rappresenta il Santo Graal dell’astronomia a raggi X: mostra che le stelle di neutroni  possono accendersi come pulsar“, ha affermato Heinke. “Ma ha anche generato una miriade di altre domande ed è stato molto difficile trovare sistemi come questo per ampliare la conoscenza. Questa scoperta apre un nuovo modo di cercare questi oggetti mentre impariamo di più su di loro, e speriamo di iniziare a svelare i loro misteri“.

Stelle di neutroni

Una stella di neutroni è una stella molto piccola e densa, composta quasi completamente da neutroni. Sono piccole stelle con un raggio di circa 11–11,5 chilometri. Hanno una massa pari a circa il doppio di quella del Sole. Sono le stelle più piccole e dense conosciute nell’Universo. Sono ciò che resta di un’enorme stella esplosa come supernova.

La densità della stella è come quella del nucleo di un atomo. Hanno forti campi magnetici, tra 10 ⁸ e 10 ¹⁵ volte più forti di quello della Terra. Il campo gravitazionale sulla superficie della stella di neutroni è circa 2×10 ¹¹ volte più forte che sulla Terra.

Per immaginare quanto sia densa una stella di neutroni, prendi tutta la massa del nostro Sole (che ha un diametro di 1.392.000 chilometri (865.000 mi)) e comprimila fino a raggiungere una dimensione che possa stare in una palla con un diametro di 19 chilometri (12 mi)) diametro. Un altro modo per capire la densità è questo: un cucchiaino di materia proveniente da una stella di neutroni peserebbe 6 miliardi di tonnellate.

Le stelle di neutroni ruotano molto velocemente, da 0,001 secondo fino a 30 secondi per girare. Ne esistono diversi tipi. Possono emettere fasci di radiazioni elettromagnetiche come pulsar. Altri tipi sono le magnetar e le pulsar binarie.

La loro temperatura supera i 600.000 gradi Kelvin. Le stelle di neutroni che possono essere osservate sono molto calde e tipicamente hanno una temperatura superficiale intorno 600.000K