Scoperta solo lo scorso anno una stella di neutroni fa già i capricci

Gli astronomi dell’ARC Center of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav) e CSIRO hanno osservato un comportamento bizzarro e mai notato prima, in una magnetar ad alto volume radio, un raro tipo di stella di neutroni scoperta solo nel 2020.

Le magnetar, straordinarie stelle di neutroni

Le loro nuove scoperte suggeriscono che le magnetar hanno campi magnetici più complessi di quanto si pensasse in precedenza, il che potrebbe mettere in discussione le teorie su come nascono ed evolvono nel tempo queste straordinarie stelle.

Le magnetar sono un particolare tipo di stelle di neutroni che presentano alcuni dei campi magnetici più potenti dell’intero universo. Sino ad ora sono state individuate solo 30 di queste particolari stelle nella nostra galassia e attorno ad essa.

Gli astronomi hanno osservato che alcune magnetar sono in grado di emettere onde radio simili a quelle emesse dalle pulsar, altre stelle di neutroni in grado di emettere onde radio. Secondo i ricercatori, monitorare come gli impulsi di queste magnetar ad alto volume cambiano nel tempo potrebbe fornire molti dettagli sulla loro evoluzione e geometria.

J1818, una stella particolare dal comportamento atipico

Questa nuova magnetar, scoperta nel marzo del 2020 e denominata Swift J1818.0-1607, ha mostrato delle anomalie nell’aspetto degli impulsi radio che risultava essere abbastanza diverso da quelli rilevati da altre magnetar ad alto volume radio.

La maggior parte degli impulsi radio delle magnetar mantiene una luminosità costante su un’ampia gamma di frequenze di osservazione. Ma i ricercatori hanno osservato che gli impulsi provenienti da J1818 erano molto più luminosi alle basse frequenze rispetto alle alte frequenze, in modo molto simile a quanto avviene nelle pulsar.

Per capire meglio come si sarebbe evoluto nel tempo J1818, i ricercatori dell’OzGrav hanno compiuto otto diverse osservazioni tra maggio e ottobre 2020, utilizzando il radiotelescopio CSIRO Parkes.

Una magnetar in crisi, con comportamenti simili ad una pulsar

Dalle osservazioni è emerso che la magnetar ha attraversato in questo periodo una sorta di crisi di identità. La stella infatti a maggio emetteva ancora gli insoliti impulsi simili a pulsar che erano stati rilevati in precedenza, mentre a giugno, aveva iniziato ad oscillare tra uno stato luminoso e uno debole. Le oscillazioni hanno raggiunto un picco a luglio, quando gli astronomi l’hanno osservata oscillare tra impulsi radio simili a pulsar e a magnetar.

Marcus Lower, che ha conseguito il dottorato della Swinburne University / CSIRO, principale autore dello studio, ha affermato che “questo comportamento bizzarro non è mai stato oservato prima in nessun’altra magnetar ad alto volume radio. Sembra che sia stato solo un fenomeno di breve durata, poiché dalla nostra successiva osservazione, si era stabilizzato permanentemente in questo nuovo stato simile a una magnetar“.

Tutta colpa di un campo magnetico atipico

Gli scienziati hanno anche cercato la forma dell’impulso e i cambiamenti di luminosità a diverse frequenze radio e hanno confrontato le loro osservazioni con un modello teorico di 50 anni fa. Questo modello prevede la geometria attesa di una pulsar, in base alla direzione di rotazione della sua luce polarizzata.

Come afferma Lower, “dalle nostre osservazioni, abbiamo scoperto che l’asse magnetico di J1818 non è allineato con il suo asse di rotazione. Questa è la prima volta che abbiamo definitivamente visto una magnetar con un polo magnetico disallineato.”

Lo studio suggerisce che gli impulsi radio di J1818 provengono da anelli di linee di campo magnetico che collegano due poli ravvicinati, come quelli osservati tra i due poli di un magnete a ferro di cavallo o nelle macchie solari. Ciò significa che il campo magnetico è diverso da quello osservato nella maggior parte delle normali stelle di neutroni, che dovrebbero avere i poli nord e sud sui lati opposti della stella, collegati da un campo magnetico a con la classica forma a ciambella.

Questa particolare configurazione del campo magnetico è supportata anche da uno studio indipendente degli impulsi di raggi X da J1818 che sono stati rilevati dal telescopio NICER a bordo della Stazione Spaziale Internazionale. I raggi X sembrano provenire da una singola regione distorta di linee di campo magnetico che emergono dalla superficie della magnetar o da due regioni più piccole, ma ravvicinate.

Il campo magnetico della magnetar J1818 potrebbe aprirci la porta per la comprensione di questi straordinari oggetti cosmici

Queste scoperte hanno potenziali implicazioni per le simulazioni al computer di come nascono e si evolvono le magnetar nei lunghi periodi di tempo, poiché geometrie di campo magnetico più complesse cambieranno la velocità con cui si prevede che i loro campi magnetici decadano nel tempo.

Inoltre, le teorie che suggeriscono che i lampi radio veloci possono provenire da magnetar, dovranno tenere conto degli impulsi radio potenzialmente originati da più siti attivi all’interno dei loro campi magnetici.

Queste particolari conformazioni dei poli magnetici in azione in una magnetar, potrebbe anche offrire la prima opportunità di mappare il campo magnetico di queste straordinarie e potenti stelle di neutroni.

Ph.Credit: Carl Knox, OzGrav