Le pulsar

Alla morte, una stella di grandi dimensioni (8-20 volte la massa del Sole), si trasforma in una supernova. Essa fonde metalli sempre più pesanti, fino a quando, accumulata troppa energia, collassa su se stessa. Ciò che rimane è un nucleo di materia degenerata, la stella di neutroni.​

Le Pulsar, scoperte nel 1967 da Jocelyn Bell come radio frequenze, sono particolari stelle di neutroni, che emettono onde radio o raggi X, e la cui radiazione elettromagnetica è osservata come impulsi emessi a intervalli regolari. La loro massa è pari a quella del Sole, ma avendo piccolissime dimensioni, la loro densità è molto elevata. La luce che emettono è dovuta al campo magnetico e all’alta velocità di rotazione.​

Le stelle di neutroni sono gli oggetti più estremi dell’universo visibile. Con raggi di appena 10–12 km e masse pari ad almeno 1,4 volte quella del Sole, questi resti stellari incredibilmente densi e compatti sono ciò che rimane dopo l’esplosione di supernova di stelle molto più massicce del Sole.

Le stelle di neutroni appena formate ruotano in genere a velocità elevatissime, perché ereditano il momento angolare della stella progenitrice, avendo però, a causa del loro raggio ridotto, un momento d’inerzia enormemente minore. Per via della straordinaria concentrazione di massa in un volume minuscolo, possiedono una gravità superficiale elevatissima, con velocità di fuga intorno a 1/3 della velocità della luce (per confronto, la velocità di fuga dalla superficie terrestre è poco più di 11 km al secondo). Hanno infine campi magnetici estremamente potenti, che, nelle cosiddette magnetar, possono arrivare fino a 10¹⁵ gauss, cioè milioni di miliardi di gauss.

L’alta velocità di rotazione e l’intensità del campo magnetico, combinate insieme, producono fasci di radiazione ad alta energia, emessi dai poli magnetici della stella. Quando i poli magnetici sono disallineati rispetto all’asse di rotazione, i fasci di radiazione appaiono a un osservatore terrestre come la luce intermittente di un faro, che si accende ogni volta che, ruotando, la stella di neutroni rivolge uno dei fasci verso la Terra. Si tratta di una pulsazione captabile nelle onde radio ma anche in altre regioni dello spettro come i raggi gamma, un segnale che si ripete all’infinito, preciso come il ticchettio di un orologio atomico. Una stella di neutroni che emette questo tipo di radiazione intermittente è detta pulsar.

Credits: NASA’s Goddard Space Flight Center

Dopo la prima pulsar scoperta nel 1967 (scambiata inizialmente per un possibile messaggio intelligente di origine aliena), molte altre sono state scoperte nei decenni successivi. Formano una “famiglia” complessa di oggetti celesti, della quale fanno parte stelle di neutroni dalla rotazione velocissima — le cosiddette pulsar a millisecondi — e altre che ruotano a ritmi più blandi; vi sono pulsar solitarie e altre che appartengono a sistemi binari, in cui la compagna può essere una stella di sequenza principale come il Sole, una nana bianca o anche un’altra pulsar.

Date le caratteristiche estreme di questi oggetti, la compagna binaria di una pulsar di solito non ha vita facile. Se sopravvive all’esplosione di supernova che forma la stella di neutroni (esplosione che, con la sua spinta, può disgregare il sistema binario), la compagna può trovarsi esposta ai devastanti fasci di radiazione emessi dai poli magnetici della pulsar. Quanto più piccolo è il raggio dell’orbita, tanto più la compagna binaria subisce il “carattere” violento della pulsar.

Una testimonianza impressionante di questa violenza è data dai sistemi binari che contengono vedove nere. La prima vedova nera fu scoperta nel 1988 da Fruchter , Stinebring e Taylor. Da allora ne sono state individuate circa una quarantina, situate in parte nel disco galattico e in parte all’interno di ammassi globulari. Una vedova nera è sostanzialmente una pulsar che cannibalizza la sua compagna binaria, sottraendole massa fin quasi a farla scomparire