Come Nasce un Faro Cosmico

27 Giu 2020 Come Nasce un Faro Cosmico

Secondo un nuovo studio i fasci di onde radio generati dai poli dalle pulsar in rapida rotazione hanno origine da campi elettrici oscillanti immersi nel potente campo magnetico del residuo stellare. Lo studio è pubblicato su Physical Review Letters.

Le pulsar derivano dalla morte esplosiva di stelle massicce: sono dense stelle di neutroni in rapida rotazione, la cui radiazione elettromagnetica in fasci ristretti, simili a quelli di un faro, è osservata come impulsi emessi ad intervalli molto regolari. Le pulsar si distinguono dalle normali stelle di neutroni anche per la loro eccezionale velocità di rotazione: in alcuni casi ruotano su se stesse 700 volte in un secondo. In questo modo queste trottole cosmiche generano potenti campi elettrici. Fasci di onde radio fuoriescono dai loro poli magnetici, in base a processi sino ad oggi non ancora chiariti.

Ora un team di astronomi ritiene di aver finalmente identificato il meccanismo responsabile dell’insolita emissione. Secondo i ricercatori, i forti campi elettrici delle pulsar strappano elettroni dalla superficie stellare e li accelerano ad energie estreme. Gli elettroni accelerati alla fine iniziano ad emettere raggi gamma ad alta energia, che, quando sono assorbiti dal campo magnetico estremo della pulsar, producono un vero e proprio diluvio di elettroni e di positroni. Le particelle cariche attenuano i campi elettrici, facendoli oscillare. Il risultato sono onde elettromagnetiche che sfuggono via nello spazio.

Grazie alle simulazioni effettuate, i ricercatori hanno scoperto che queste onde elettromagnetiche corrispondono alle onde radio osservate dalle pulsar. “Il processo è simile a quello dei fulmini”, spiega Alexander Philippov del Center for Computational Astrophysics a New York. “Improvvisamente si ha una potente scarica che produce una nube di elettroni e positroni, e poi, come bagliore residuo, rimangono le onde elettromagnetiche”. Il team ha realizzato simulazioni bidimensionali del plasma circostante i poli magnetici della pulsar, riproducendo il modo in cui i campi elettrici accelerano le particelle cariche. L’accelerazione produce fotoni ad alta energia che interagiscono con l’intenso campo magnetico della pulsar producendo coppie elettrone-positrone, che vengono poi accelerate dai campi elettrici e creano ulteriori fotoni. Questo processo instabile alla fine arricchisce la regione di coppie elettrone-positrone, che creano i propri campi elettrici in grado di smorzare il campo elettrico iniziale. Alla fine il campo elettrico originale della pulsar diventa così debole da ridursi a zero, per poi oscillare tra valori negativi e positivi. Un simile campo magnetico oscillante, se non allineato con il forte campo magnetico della pulsar, produce radiazione elettromagnetica come quella osservata.

Nell’immagine rappresentazione artistica di una pulsar
Credit NASA’s Goddard Space Flight Center

https://www.simonsfoundation.org/2020/06/15/why-pulsars-shine-bright-mystery-solved

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