Immaginate di trovarvi negli anni ’60, mentre analizzate i dati di un nuovissimo radiotelescopio. Una delle prime cose che rilevate è un segnale ripetitivo che “pulsano” esattamente ogni 1.33 secondi. Nessun oggetto naturale di cui siamo a conoscenza emette una frequenza radio con una tale precisione e a queste velocità elevate. Già si esclude l’interferenza da fonti terrestri.

Cosa pensereste che sia?

Se chiedete a un astrofisico, la risposta sarebbe immediata: la scoperta di una civiltà aliena. Tuttavia, la saggezza scientifica richiede una valutazione rigorosa.

Questo è esattamente ciò che è accaduto a Jocelyn Bell nel 1967. Fortunatamente, ella mantenne la calma e non si fece trascinare da conclusioni affrettate. Seguendo il metodo scientifico, scoprì che il segnale proveniva da una stella che ruotava a una velocità sorprendente. Così, insieme ad Anthony Hewish, progettista del telescopio in uso, scoprirono l’esistenza dei Pulsar. Bell e Hewish vinsero il premio Nobel per la fisica sette anni dopo per questa scoperta.

Cosa è un pulsar?

Un pulsar è un tipo di stella di neutroni che ruota a una velocità eccezionale e spara un “fascio” di radiazione elettromagnetica dai suoi poli. Poiché possono essere “visti” dalla Terra ogni pochi secondi, sembra che vengano accesi e spenti. In realtà, si possono rilevare solo quando il fascio è diretto verso di noi, un po’ come un faro di notte in mare.

Tutti i pulsar sono stelle di neutroni, ma non tutte le stelle di neutroni sono pulsar. Essi rappresentano solo una delle tre principali categorie di stelle di neutroni, che includono anche i magnetar e i ibridi pulsar-magnetar.

Ma cosa è quindi una stella di neutroni?

Le stelle di neutroni sono affascinanti. Sono le stelle più piccole ma anche le più dense conosciute. Questo significa che hanno una quantità enorme di massa concentrata in uno spazio molto ridotto. A titolo di riferimento, un pulsar ha un raggio di solo 10 chilometri e, in questo piccolo volume, possiede il 40% di massa in più rispetto al nostro Sole, che ha un raggio di 696,340 chilometri.

I pulsar e tutte le stelle di neutroni non generano nuovo calore poiché non fondono materiali come una stella tradizionale. Al momento della loro nascita, sono estremamente caldi e si raffreddano lentamente mentre emettono energia e calor. Questo processo può durare miliardi di anni, poiché le stelle di neutroni impiegano così tanto tempo a completare i loro cicli che l’universo non è ancora abbastanza vecchio per osservare un tale evento. Anche se abbiamo modelli predittivi su cosa potrebbe accadere, ci vorrà molto tempo prima di poter osservare la morte di una stella di neutroni.

Come si formano i pulsar?

I pulsar si formano quando una stella supergigante esplode in una supernova. Di conseguenza, queste enormi stelle lasciano dietro di sé il loro nucleo e una grande quantità di materiale che collassa su se stesso per formare una stella di neutroni.

Anche dopo l’evento della supernova, il nucleo della stella conserva lo stesso momento angolare e continua a ruotare attorno al proprio asse. Tuttavia, poiché la stella di neutroni risultante è molte volte più piccola della stella massiccia originale, ruota molto più velocemente. Per questo motivo, i pulsar possono ruotare anche moltissime volte al secondo.

A volte, queste stelle di neutroni ruotano così rapidamente da generare un campo elettrico che accelera protoni ed elettroni lungo il loro asse, sparandoli dai poli come un fascio. Questo fascio elettromagnetico esce da entrambi i poli ed è ciò che possiamo rilevare dalla Terra. Questo è il processo di formazione dei pulsar.

I pulsar non fondono materiali o generano calore come fanno le stelle. Si limitano a perderlo. Per questo motivo, i pulsar rallentano sempre di più nel tempo. Alla fine, si rallentano così tanto che i pulsazioni si fermano e questo segna la fine della loro fase come “pulsar”. La vita media di un pulsar si aggira intorno ai 10 milioni di anni.

In alcune occasioni, quando il pulsar è particolarmente massiccio (vicino alle 30 masse solari), può collassare e formare un buco nero.

Foto dei pulsar

Come potete immaginare, dato della loro natura, i pulsar sono molto difficili da fotografare. Le migliori “immagini” che possediamo sono immagini a colori shiftati di dati a raggi X.

Tuttavia, ecco un paio di foto che gli astronomi sono riusciti a catturare.

Il pulsar Vela, situato nella costellazione di Vela, è uno dei pulsar più vicini alla Terra, a soli 936 anni luce di distanza. Nella parte superiore dell’immagine, potete vedere il fascio che emette.

Ecco due pulsar fotografati dall’osservatorio Chandra. A sinistra si trova quello noto come Geminga, mentre l’altro a destra è semplicemente designato come B0355+54. In basso, potete vedere la rappresentazione artistica di entrambi.

Questa è un’immagine della nebulosa del Granchio, interessante perché al suo interno è “alimentata” da un pulsar.

Riepilogo

• I pulsar sono un tipo di stella di neutroni che “pulsano” un fascio di radiazione elettromagnetica mentre ruotano rapidamente.
• I pulsar si formano dopo che una stella massiccia esplode in una supernova e resta solo il suo nucleo morto (una stella di neutroni).
• Tutti i pulsar sono stelle di neutroni, ma non tutte le stelle di neutroni sono pulsar.
• I pulsar non generano fusione, quindi si rallentano e si raffreddano costantemente, anche se questo processo dura milioni di anni.