Illustrazione di una pulsar circondata dalle linee di forza del forte campo magnetico (blu), mentre in rosa sono rappresentati i due fasci di radiazione. Credit: NASA
Nel 2006, la pulsar PSR 1846-0258 esibì inaspettatamente una serie di emissioni violente di alta energia rivelate in banda X. Oggi, uno studio recente guidato da Robert Archibald della McGill University ha permesso di determinare come questi eventi abbiano modificato per sempre il comportamento di questo oggetto, sollevando non poche domande sull’evoluzione delle stelle di neutroni. I risultati sono riportati su Astrophysical Journal.
Le pulsar sono stelle di neutroni in rapida rotazione, estremamente magnetizzate, che emettono fasci collimati di radiazione elettromagnetica. Esse possono essere alimentate da uno dei seguenti tre meccanismi: 1) rotazione: l’energia rotazionale viene trasformata in radiazione, perciò nel corso del tempo la pulsar rallenta gradualmente secondo delle modalità che possono essere calcolate; 2) accrescimento: l’energia gravitazionale della materia che si accresce viene convertita in radiazione; 3) magnetar: qui, le stelle sono alimentate dal decadimento dei loro intensi campi magnetici.
La classificazione astronomica risulta spesso in una sorta di “oggetto fastidioso” perché non segue le regole. Nel nostro caso, la giovane pulsar PSR 1846-0258 è stata classificata nella prima categoria, quella cioè in cui le stelle sono alimentate per rotazione. Ma nel 2006, la pulsar mostrò una serie di brevi emissioni di alta energia (outburst) mostrando un incremento del flusso X, un comportamento che viene di solito osservato nelle magnetar. Dopo questi eventi, la pulsar ritornò al suo normale stato guidato dal meccanismo di rotazione. Tuttavia, dalla scoperta di questi fenomeni, gli scienziati hanno tentato di saperne di più sullo strano comportamento della stella di neutroni che pare si trovi proprio a metà strada tra le pulsar alimentate dal meccanismo della rotazione e le magnetar.
Un modo per capire cosa sta accadendo a PSR 1846–0258 è quello di valutare ciò che gli astronomi chiamano “indice di frenata”, cioè una misura di quanto velocemente la rotazione della stella sta rallentando. Per una pulsar alimentata dal meccanismo di rotazione, questo parametro dovrebbe mantenersi approssimativamente costante nel corso del tempo: in altre parole, la pulsar rallenta secondo una determinata legge di potenza secondo cui più lentamente essa ruota e più lentamente rallenta.
Nel loro articolo, gli autori riportano le osservazioni di PSR 1846–0258 nel corso di un periodo di ben 7 anni, dopo cioè gli eventi drammatici che hanno caratterizzato lo strano comportamento della stella di neutroni tipico di una magnetar. I ricercatori hanno poi confrontato i loro dati con quelli relativi ad un periodo di 6,5 anni prima, invece, che accadessero i fenomeni di alta energia. I risultati indicano che dopo gli outburst l’indice di frenata di questo oggetto alquanto bizzarro si è improvvisamente ridotto di 14.5σ, il che significa che la pulsar ha subito una variazione del suo comportamento senza precedenti, sia in termini di ampiezza che di durata.
La domanda ora è: perché tutto ciò costituisce un problema? Diverse proprietà delle pulsar, come l’età, i campi magnetici e la luminosità, sono determinate in base a modelli che concepiscono questi oggetti stellari come dei dipoli magnetici nel vuoto. Ma se ciò è vero, allora l’indice di frenata di una pulsar dovrebbe rimanere costante o, in situazioni più realistiche, potremmo aspettarci che esso vari leggermente nel corso di migliaia di anni. Il fatto, però, che PSR 1846–0258 abbia subito un così drastico cambiamento del suo comportamento durante gli outburst rappresenta una sfida importante nell’ambito di quei modelli che tentano di descrivere, in generale, la fenomenologia e l’evoluzione delle pulsar.
Per saperne di più:
- Leggi l’articolo su Astrophysical Journal: R. F. Archibald et al. 2015 – ON THE BRAKING INDEX OF THE UNUSUAL HIGH-B ROTATION-POWERED PULSAR PSR J1846–0258
- Leggi il preprint su arXiv: On the braking index of the unusual high-B rotation-powered pulsar PSR J1846-0258