Un’illustrazione affascinante mostra una stella di neutroni avvolta da linee di campo magnetico verdi, immerse nel guscio incandescente dei resti della supernova da cui ha avuto origine. Nell’universo, questi resti stellari, conosciuti come stelle di neutroni, possono sviluppare campi magnetici straordinariamente potenti quando la materia espulsa dall’esplosione rientra verso di loro.
Secondo gli scienziati, questa dinamica, simile a un processo di dinamo, potrebbe spiegare il mistero dei cosiddetti “magnetar a basso campo”, una categoria particolare di stelle di neutroni con campi magnetici molto meno intensi rispetto ai magnetar classici.
Cosa sono i magnetar e il loro campo magnetico estremo
I magnetar sono una classe speciale di stelle di neutroni caratterizzate da campi magnetici tra i più potenti dell’universo, spesso centinaia di trilioni di volte superiori a quello della Terra. Tuttavia, nel 2010, gli astronomi hanno individuato una variante di magnetar con un’intensità magnetica significativamente inferiore, circa 10-100 volte più debole rispetto ai modelli tradizionali.
Le loro origini sono rimaste un enigma fino ad oggi. Grazie a simulazioni numeriche avanzate, un gruppo di ricerca ha ora individuato un meccanismo che potrebbe spiegare questo fenomeno. La scoperta si basa su un processo simile alla dinamo di Tayler-Spruit, il quale permetterebbe a una stella di neutroni di sviluppare un campo magnetico più debole sulla sua superficie rispetto a quello osservato nei magnetar più potenti.
Il ruolo della supernova nella creazione del campo magnetico
Quando una stella massiccia, con una massa superiore a 10 volte quella del Sole, esaurisce il proprio carburante nucleare, il suo nucleo collassa sotto l’effetto della gravità. Questo provoca un’esplosione di supernova che espelle la maggior parte della massa stellare nello spazio, lasciando dietro di sé un nucleo denso chiamato proto-stella di neutroni.
Questa fase iniziale è cruciale per la formazione del campo magnetico della stella. Il materiale espulso, infatti, può tornare verso la stella di neutroni, favorendo un’accelerazione della sua rotazione e attivando il meccanismo della dinamo di Tayler-Spruit.
Il risultato è un resto stellare di circa 20 chilometri di diametro, con una densità tale che un cucchiaino della sua materia peserebbe 10 milioni di tonnellate sulla Terra. Inoltre, il rapido collasso gravitazionale causa l’aumento della velocità di rotazione della stella di neutroni, esattamente come accade a un pattinatore su ghiaccio che ritrae le braccia per girare più velocemente.
Alcune stelle di neutroni possono raggiungere una velocità di rotazione di 700 volte al secondo, un fenomeno che contribuisce all’intensità del loro campo magnetico. Durante il collasso stellare, le linee del campo magnetico si avvicinano, amplificando notevolmente la loro forza. Tuttavia, quando parte del materiale espulso dalla supernova ritorna verso la stella, può generare un campo magnetico più debole, creando così un magnetar a basso campo.
La dinamo di Tayler-Spruit e il mistero dei magnetar a basso campo
Secondo Andrei Igoshev, leader del team di ricerca e scienziato presso la School of Mathematics, Statistics and Physics dell’Università di Newcastle, il meccanismo della dinamo di Tayler-Spruit era stato ipotizzato già 25 anni fa, ma solo di recente è stato confermato attraverso simulazioni al computer.
La dinamo di Tayler-Spruit permette alla stella di neutroni di convertire il proprio momento angolare in energia magnetica, producendo un campo magnetico più debole in superficie ma più intenso all’interno della stella.
Questo fenomeno è simile a quanto avviene nelle dinamo meccaniche sulla Terra, dove l’energia cinetica viene trasformata in energia elettrica.
Il futuro della ricerca sulle stelle magnetiche
I magnetar sono tra gli oggetti più estremi e misteriosi dell’universo, e il loro studio potrebbe fornire nuove informazioni sulla fisica dei campi magnetici e sull’evoluzione delle stelle.
Il team di Igoshev ha pubblicato i risultati della ricerca il 4 febbraio sulla rivista Nature Astronomy e ha annunciato l’intenzione di istituire un nuovo gruppo di ricerca presso l’Università di Newcastle per approfondire lo studio di questi enigmatici corpi celesti.
