Risolto un mistero scientifico che durava da 25 anni: gli astronomi scoprono il meccanismo dietro i maggiori campi magnetici dell’universo
Un gruppo di ricercatori ha finalmente svelato come le supernove possano generare magnetar con campi magnetici estremamente intensi, risolvendo così un mistero che affliggeva gli scienziati da oltre due decenni. Questo nuovo studio, pubblicato su Nature Astronomy, ha confermato l’esistenza di un meccanismo che, grazie a simulazioni numeriche, spiega come i magnetar possano formarsi in modo diverso da quanto ipotizzato in passato.
Una magnetar (contrazione dei termini inglesi magnetic star, letteralmente “stella magnetica”) è una stella di neutroni che possiede un enorme campo magnetico, miliardi di volte quello terrestre, il cui decadimento genera intense ed abbondanti emissioni elettromagnetiche, in particolare raggi X, raggi gamma e (molto raramente) anche radiofrequenze… [Wikipedia]
La scoperta dietro la formazione dei magnetar
I magnetar sono tra gli oggetti più esotici ed estremi dell’universo, noti per i loro campi magnetici incredibilmente forti. Questi oggetti celesti, una classe particolare di stelle di neutroni, generano potenti emissioni di raggi X e altri fenomeni astrofisici ancora non completamente compresi. Per anni, i ricercatori si sono interrogati sul meccanismo alla base della formazione di questi campi magnetici e sul motivo per cui alcuni magnetar mostrano campi magnetici meno intensi di quanto previsto, pur mantenendo caratteristiche simili a quelli più potenti.
Recentemente, una squadra di scienziati ha risolto parte di questo enigma grazie a uno studio che ha portato alla luce una teoria fondamentale. I ricercatori hanno scoperto che la dínamo Tayler-Spruit, un meccanismo attivato dal materiale che torna a cadere sulla stella di neutroni dopo una supernova, è responsabile della creazione di magnetar con campi magnetici di bassa intensità. Questo risultato non solo svela un mistero di lunga data, ma apre anche nuove prospettive sull’evoluzione di questi oggetti celesti estremi.
Il ruolo delle supernove nella creazione dei magnetar
Quando una stella massiva esaurisce il suo combustibile, essa collassa in una spettacolare esplosione di supernova, lasciando dietro di sé una stella di neutroni. Durante questo processo, gran parte della materia viene espulsa nello spazio, ma una frazione del materiale ritorna sulla stella appena formata, in un fenomeno noto come fallback. Questo materiale aggiuntivo aumenta la velocità di rotazione della stella di neutroni, e secondo gli scienziati, questa rotazione accelerata è cruciale per generare un campo magnetico intenso, attivando il meccanismo della dínamo Tayler-Spruit.
Fino a oggi, si pensava che i magnetar acquisissero i loro forti campi magnetici durante la formazione, ma questa scoperta ha dimostrato che anche la loro evoluzione successiva gioca un ruolo fondamentale nella creazione del campo magnetico.
Cos’è la dínamo Tayler-Spruit e perché è così importante?
Il meccanismo della dínamo Tayler-Spruit è una delle possibili modalità attraverso le quali si formano i campi magnetici delle stelle di neutroni. Questo processo si attiva quando la rotazione differenziale della stella di neutroni provoca instabilità nel campo magnetico. Tali instabilità possono riorganizzare la struttura interna del campo, generando configurazioni molto complesse e durature.
Lo studio più recente è il primo a dimostrare, tramite simulazioni, che questa dínamo può spiegare l’esistenza dei magnetar di bassa intensità. Questi magnetar presentano campi dipolari compresi tra 10¹² e 10¹³ Gauss, molto più deboli rispetto ai magnetar classici, ma con caratteristiche simili. I ricercatori spiegano che la formazione dei magnetar di bassa intensità avviene attraverso un processo differente rispetto a quello dei magnetar più potenti.
Le sorprendenti caratteristiche dei magnetar di bassa intensità
Una delle scoperte più affascinanti riguarda i magnetar di bassa intensità. Nonostante abbiano un campo magnetico globale meno forte, presentano piccole aree con campi molto più intensi, anche fino a 100 volte superiori rispetto al valore dipolare esterno. Questo potrebbe spiegare il motivo per cui emettono impulsi di raggi X simili a quelli dei magnetar più potenti.
Le osservazioni recenti di oggetti come SGR 0418+5729 e Swift J1882.3-1606 hanno rivelato che la loro attività nei raggi X non coincide con i campi magnetici esterni misurati, suggerendo l’esistenza di strutture interne più forti. Come sottolineato nello studio, “le osservazioni in raggi X indicano che due magnetar di bassa intensità hanno campi magnetici a piccola scala da 10 a 100 volte più forti dei loro campi dipolari esterni”.
Un passo importante per l’astrofisica delle stelle di neutroni
Questa scoperta rappresenta un avanzamento significativo nell’astrofisica delle stelle di neutroni e nella comprensione degli eventi energetici più estremi dell’universo, come le esplosioni di supernove superluminosi e gli stati di rayos gamma di lunga durata. Comprendere come si generano i campi magnetici dei magnetar è cruciale per interpretare questi fenomeni. Inoltre, lo studio apre nuove strade per la ricerca futura, con gli scienziati che pianificano simulazioni più dettagliate per esaminare come la dínamo Tayler-Spruit possa influire sull’evoluzione a lungo termine dei magnetar. Future osservazioni nei raggi X potrebbero anche fornire ulteriori prove dirette dell’esistenza di questi campi magnetici interni così intensi.
In conclusione, questo studio non solo risolve un mistero che durava da 25 anni, ma apre nuove frontiere nella comprensione delle stelle di neutroni e delle forze che governano il nostro universo.