Pulsar

Una pulsar è un tipo di stella di neutroni altamente magnetizzata che ruota rapidamente su se stessa, emettendo fasci di radiazioni elettromagnetiche dai suoi poli magnetici. Questo fenomeno è più facilmente osservabile nelle onde radio, ma le pulsar possono emettere radiazioni anche in altre bande dello spettro elettromagnetico, come i raggi X e i raggi gamma. La definizione "Pulsating Radio Source" (sorgente radio pulsante) riflette la natura delle prime osservazioni di queste stelle, che furono rilevate come fonti di emissione radio che variavano in modo periodico. In generale, le radiazioni emesse da una pulsar sono osservabili solo quando un fascio di emissione è rivolto verso la Terra, un po' come un faro può essere visto solo quando la luce è puntata nella direzione di un osservatore. Questo fenomeno è responsabile dell'aspetto pulsante dell'emissione. Le pulsar hanno periodi di rotazione brevi e regolari, nell'ordine di pochi millisecondi o secondi, a seconda della velocità di rotazione della stella. Alcune pulsar hanno una velocità di rotazione più lenta, altre più rapida. Essendo stelle di neutroni, le pulsar sono stelle estremamente dense, hanno una massa simile al Sole concentrato in un raggio di pochi chilometri.

La prima pulsar fu scoperta da Jocelyn Bell nel 1967 mentre analizzava i dati registrati da un nuovo radiotelescopio, identificata come una fonte di impulsi radio estremamente regolari. Un fenomeno mai visto prima. Il fatto che i segnali apparissero sempre alla stessa declinazione e ascensione retta escluse presto una fonte terrestre. La regolarità delle pulsazioni era talmente precisa che inizialmente fu considerata una possibile evidenza di un segnale proveniente da una civiltà extraterrestre. Di conseguenza, questi segnali furono scherzosamente denominati "LGM", acronimo di "Little Green Men" (Piccoli Uomini Verdi), un termine colloquiale per riferirsi agli extraterrestri. Il 28 novembre 1967, Bell e Hewish risolsero i segnali come una serie di impulsi, spaziati uniformemente ogni 1,337 secondi. Nessun oggetto astronomico di questa natura era mai stato osservato prima. Con la scoperta di altri segnali simili provenienti da varie parti del cielo, si comprese che queste emissioni erano in realtà naturali, originate da oggetti celesti fino ad allora sconosciuti. Questi oggetti furono infine denominati "Pulsating Radio Sources" (Sorgenti Radio Pulsanti), per sottolineare la loro caratteristica emissione periodica di onde radio.

La rapidità con cui una pulsar ruota si spiega attraverso il principio di conservazione del momento angolare: in pratica, quando una stella collassa su se stessa, la sua massa si comprime in uno spazio molto più piccolo. Questa condensazione fa sì che la stella inizi a ruotare più velocemente, un po' come una pattinatrice che gira su se stessa più rapidamente quando avvicina le braccia al corpo. La rotazione di una pulsar genera l'energia che permette di emettere fasci di radiazioni elettromagnetiche dai suoi poli magnetici. Questi fasci producono pulsazioni a intervalli molto regolari. Tuttavia, si osserva un leggero ritardo nel periodo di rotazione ogni ora, segno che la pulsar perde lentamente energia perché il processo di emissione rallenta gradualmente la velocità di rotazione della pulsar nel corso del tempo.

Come nasce una pulsar

Le pulsar prendono vita dall'esplosione di una stella, un evento noto come supernova di tipo II. In questo processo, il nucleo della stella collassa sotto la sua stessa gravità, condensandosi in una densa stella di neutroni che inizia a ruotare a velocità elevate. Questa rapida rotazione amplifica enormemente il campo magnetico della stella. Interessante è il fatto che l'asse di rotazione della stella e l'asse del suo campo magnetico non sono allineati, ma formano un angolo.

Questo disallineamento è la chiave per comprendere il fenomeno del "pulsare" delle pulsar. È simile a un faro, di cui vediamo la luce soltanto quando il fascio luminoso è diretto verso di noi. Allo stesso modo, percepiamo un lampo di radiazione dalle pulsar ogni volta che il loro fascio di radiazioni, amplificato e diretto lungo l'asse magnetico, si orienta verso la Terra. Nei momenti in cui il fascio punta altrove, la pulsar sembra scomparire alla nostra vista.

Le pulsar sono strumenti molto utili per gli astronomi. Le osservazioni di una pulsar in un sistema di stelle di neutroni binarie sono state utilizzate per confermare indirettamente l'esistenza della radiazione gravitazionale. Ad esempio, i primi pianeti extrasolari sono stati scoperti attorno a una pulsar, PSR B1257+12, nel 1992. Nel 1983, sono state rilevate certi tipi di pulsar che, all'epoca, superavano l'accuratezza degli orologi atomici nel tenere il tempo.

Tipi di pulsar

Le pulsar sono state poi classificate in tre categorie principali:

• Pulsar alimentate dalla rotazione
  In queste pulsar la perdita di energia rotazionale della stella fornisce l'energia.
• Pulsar alimentate dall'accrescimento
  Sono pulsar dove l'energia potenziale gravitazionale della materia accresciuta è la fonte di energia e produce i raggi X osservabili anche dalla Terra.
• Magnetar
  In questa tipologia di pulsa il decadimento di un campo magnetico estremamente forte fornisce l'energia elettromagnetica.

Anche se tutte e tre le classi di oggetti sono stelle di neutroni, il loro comportamento osservabile e la fisica sottostante sono molto diversi. Tuttavia, esistono alcune connessioni. Ad esempio, le pulsar a raggi X sono probabilmente vecchie pulsar alimentate dalla rotazione che hanno già perso la maggior parte della loro energia, e sono diventate visibili di nuovo solo dopo che i loro compagni binari si sono espansi e hanno iniziato a trasferire materia sulla stella di neutroni.