La stella di neutroni: un magnete spaziale

Questi stranissimi astri sono il risultato dell'evoluzione di stelle di massa pari a qualche volta quella del Sole. Come abbiamo visto, mentre gli strati esterni della stella vengono spazzati via, il nucleo di ferro collassa su se stesso in modo violento.
Nelle stelle piccole, la contrazione del nucleo cessa quando la pressione degli elettroni all'interno diventa così forte da controbilanciare la pressione degli strati esterni; ma nella nostra stella la pressione è troppo grande: il collasso prosegue fino a modificare addirittura la struttura degli atomi al suo interno!



Rappresentazione schematica di un atomo: in giallo gli elettroni, in rosso i protoni e in blu i neutroni.
In un atomo normale, gli elettroni si trovano molto distanti dal nucleo, e l'atomo è praticamente "vuoto". L'enorme pressione della stella è così grande da spezzare i nuclei in protoni e neutroni. Gli elettroni si trovano così vicini ai protoni da fondersi con essi, formando altri neutroni.
A questo punto la stella è composta solo da neutroni, così vicini che non cè nemmeno il più piccolo spazio tra uno e l'altro.

La densità è pari a 100mila mliiardi di volte quella della roccia: un cucchiaino da caffé di questa materia, peserebbe sulla Terra quanto l'intera popolazione umana!
In questo modo, però, la stella riesce a frenare il collasso e ad assestarsi in uno stato di equilibrio: la pressione di questo "mare" di neutroni è in grado di bilanciare il peso della stella.

Una stella di neutroni è piccolissima: pur avendo una massa un pò maggiore di quella del Sole, misura soltanto una trentina di Km di diametro, come un grosso asteroide....
Per questo motivo, la stella ruota con grandissima velocità, anche 100 volte al secondo. Infatti l'energia del moto di un corpo in rotazione è proporzionale alla velocità di rotazione e al quadrato del raggio del corpo. Questa energia rimane costante durante la rotazione; quindi, se il raggio del corpo diminuisce, la sua velocità di rotazione deve aumentare. È come quando una pattinatrice sul ghiaccio raccoglie le braccia al corpo per girare su se stessa più velocemente.

Le stelle di neutroni sono caldissime (10 milioni di gradi); esse non emettono la stessa radiazione delle stelle normali, perciò non sono visibili con gli stessi strumenti.
Per scorgerle occorre un radiotelescopio, cioè uno strumento in grado di rivelare le onde radio.
La prima stella di neutroni è stata infatti scoperta nel 1967, quando gli astronomi si accorsero di una sorgente di impulsi radio, che si ripetevano nel tempo in modo estremamente regolare. La sorgente era localizzata in un punto preciso, come una stella, quindi essi diedero il nome di "pulsating radio star" (stella radio pulsante, poi contratto in "pulsar") alla misteriosa sorgente.

Come mai la stella di neutroni produce impulsi radio?
Queste stelle, oltre a possedere un fortissimo campo gravitazionale, sono dotate anche di un campo magnetico estremamente intenso.
Per causa sua, la radiazione prodotta non viene emessa dall'intera stella, ma solo entro due coni molto stretti, che si trovano attorno all'asse del campo magnetico della stella.

Spesso l'asse di rotazione e l'asse del campo magnetico non coincidono. Mentre la stella ruota, i poli magnetici appaiono alternativamente alla nostra visuale, insieme ai coni nei quali la radiazione viene emessa. Nell'animazione, la linea rossa rappresenta l'asse magnetico, quella nera l'asse di rotazione.

Quando un cono è rivolto verso di noi, la radiazione emessa arriva fino a noi. Il risultato è un impulso radio.
Oltre alle onde radio, una stella di neutroni emette anche raggi ultravioletti, X e gamma, mentre emette più debolmente nella banda ottica.

La nebulosa del Granchio è ciò che resta dell'esplosione di una supernova, avvenuta 900 anni fa. Essa misura 10 anni luce di diametro. Al centro della nube di gas puoi vedere una pulsar, indicata dalla freccia. Clicca sopra l'immagine per vederla più grande.
(STScI)





Filmati
La pulsar nella nebulosa del Granchio (1)
(STScI), MPEG, 576 Kb
La pulsar nella nebulosa del Granchio (2)
(STScI), MPEG, 1.1 Mb


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