Pulsar RX J0720.4-3125 catturato da XMM-Newton. clicca per ingrandire
Il telescopio a raggi X in orbita dell'ESA, l'osservatorio spaziale XMM-Newton, ha individuato una stella di neutroni fuori controllo. La temperatura generale dell'oggetto non sta cambiando, sta solo crollando e lentamente mostrando diverse aree agli osservatori qui sulla Terra - come una cima traballante. Queste osservazioni aiuteranno gli astronomi a comprendere alcuni dei processi interni che governano questo tipo di oggetti.
Utilizzando i dati dell'osservatorio di raggi X XMM-Newton dell'ESA, un gruppo internazionale di astrofisici ha scoperto che una stella di neutroni rotanti non sembra essere il rotatore stabile che gli scienziati si aspetterebbero. Queste osservazioni a raggi X promettono di fornire nuove intuizioni sull'evoluzione termica e infine sulla struttura interna delle stelle di neutroni.
Le stelle di neutroni rotanti, note anche come pulsar, sono generalmente note per essere rotatori altamente stabili. Grazie ai loro segnali periodici, emessi nella radio o nella lunghezza d'onda dei raggi X, possono servire come "orologi" astronomici molto precisi.
Gli scienziati hanno scoperto che negli ultimi quattro anni e mezzo la temperatura di un enigmatico oggetto, chiamato RX J0720.4-3125, ha continuato ad aumentare. Tuttavia, osservazioni molto recenti hanno dimostrato che questa tendenza si è invertita e la temperatura ora sta diminuendo.
Secondo gli scienziati questo effetto non è dovuto a una reale variazione di temperatura, ma a una variazione della geometria di visualizzazione. RX J0720.4-3125 è molto probabilmente "precessivo", ovvero sta lentamente cadendo e quindi, nel tempo, espone agli osservatori diverse aree della superficie.
Le stelle di neutroni sono uno degli estremi dell'evoluzione stellare. Con una massa paragonabile a quella del nostro Sole confinata in una sfera di 20-40 km di diametro, la loro densità è persino leggermente superiore a quella di un nucleo atomico - un miliardo di tonnellate per centimetro cubo. Poco dopo la loro nascita in un'esplosione di supernova la loro temperatura è dell'ordine di 1 000 000 gradi centigradi e la maggior parte della loro emissione termica cade nella banda dei raggi X dello spettro elettromagnetico. Le giovani stelle di neutroni isolate si stanno lentamente raffreddando e ci vogliono un milione di anni prima che diventino troppo fredde per essere osservabili ai raggi X.
È noto che le stelle di neutroni possiedono campi magnetici molto potenti, in genere diversi trilioni di volte più forti di quello della Terra. Il campo magnetico può essere così forte che influenza il trasporto di calore dall'interno stellare attraverso la crosta che porta a punti caldi intorno ai poli magnetici sulla superficie della stella.
È l'emissione da queste calotte polari più calde che domina lo spettro dei raggi X. Sono note solo alcune stelle di neutroni isolate dalle quali possiamo osservare direttamente l'emissione termica dalla superficie della stella. Uno di questi è RX J0720.4-3125, che ruota con un periodo di circa otto secondi e mezzo. "Data la lunga scala dei tempi di raffreddamento, è stato quindi inaspettato vedere il suo spettro di raggi X cambiare nel corso di un paio di anni", ha dichiarato Frank Haberl dell'Istituto Max-Planck per la fisica extraterrestre di Garching (Germania), che ha guidato la ricerca gruppo.
“È molto improbabile che la temperatura globale della stella di neutroni cambi così rapidamente. Stiamo piuttosto vedendo diverse aree della superficie stellare in momenti diversi. Ciò si osserva anche durante il periodo di rotazione della stella di neutroni quando i punti caldi si muovono dentro e fuori dalla nostra linea di vista, e quindi il loro contributo ai cambiamenti di emissione totali ”, ha continuato Haberl.
Un effetto simile su una scala temporale molto più lunga può essere osservato quando la stella di neutroni precessita (simile a una trottola). In tal caso, l'asse di rotazione stesso si sposta attorno a un cono, causando un lento cambiamento della geometria di visualizzazione nel corso degli anni. La precessione libera può essere causata da una leggera deformazione della stella da una sfera perfetta, che può avere la sua origine nel campo magnetico molto forte.
Durante la prima osservazione XMM-Newton di RX J0720.4-3125 nel maggio 2000, la temperatura osservata era al minimo e il punto più fresco e più largo era prevalentemente visibile. D'altra parte, quattro anni dopo (maggio 2004) la precessione ha messo in evidenza principalmente il secondo, più caldo e più piccolo punto, che ha fatto aumentare la temperatura osservata. Questo probabilmente spiega la variazione osservata nelle aree di temperatura e di emissione e la loro anti-correlazione.
Nel loro lavoro Haberl e colleghi hanno sviluppato un modello per RX J0720.4-3125 che può spiegare molte delle caratteristiche peculiari che sono state finora una sfida da spiegare. In questo modello il cambiamento a lungo termine della temperatura è prodotto dalle diverse frazioni delle due calotte polari calde che entrano in vista mentre la stella prede con un periodo da circa sette a otto anni.
Affinché un modello di questo tipo funzioni, le due regioni polari che emettono devono avere temperature e dimensioni diverse, come è stato recentemente proposto nel caso di un altro membro della stessa classe di stelle di neutroni isolate.
Secondo il team, RX J0720.4-3125 è probabilmente il caso migliore per studiare la precessione di una stella di neutroni attraverso la sua emissione di raggi X direttamente visibile dalla superficie stellare. La precessione può essere un potente strumento per sondare l'interno della stella di neutroni e conoscere lo stato della materia in condizioni che non possiamo produrre in laboratorio.
Sono previste ulteriori osservazioni XMM-Newton per monitorare ulteriormente questo intrigante oggetto. "Stiamo continuando la modellazione teorica da cui speriamo di saperne di più sull'evoluzione termica, sulla geometria del campo magnetico di questa particolare stella e sulla struttura interna delle stelle di neutroni in generale", ha concluso Haberl.
Fonte originale: ESA Portal
