Individuate attività mai viste prima da una delle magnetar più potenti dell’universo

Gli astronomi dell’ARC Center of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav) e CSIRO hanno individuato un comportamento bizzarro e mai visto prima da una magnetar ad alto volume radio, un raro tipo di stella di neutroni.

Le loro nuove scoperte, pubblicate negli avvisi mensili della Royal Astronomical Society ( MNRAS ), suggeriscono che le magnetar hanno campi magnetici più complessi di quanto si pensasse in precedenza, il che potrebbe mettere in discussione le teorie su come nascono e si evolvono nel tempo.

Le magnetar sono un raro tipo di stella di neutroni rotante con alcuni dei campi magnetici più potenti dell’universo. Gli astronomi hanno rilevato solo 30 di questi oggetti dentro la Via Lattea ed intorno ad essa. La maggior parte è stata rilevata da telescopi a raggi X a seguito di un’esplosione ad alta energia.

Tuttavia, è stato anche visto che una manciata di queste magnetar emette impulsi radio simili alle pulsar, i “cugini” meno magnetici delle magnetar che producono fasci di onde radio dai loro poli magnetici. Il fatto di poter monitorare come gli impulsi di queste magnetar ad alto volume cambiano nel tempo, offre una finestra unica sulla loro evoluzione e sulla loro geometria.

Nel marzo 2020, è stata scoperta una nuova magnetar, denominata Swift J1818.0-1607 (in breve J1818), dopo aver emesso una raffica di raggi X brillanti. Le rapide osservazioni di follow-up hanno rilevato impulsi radio provenienti da questa stella. Curiosamente, l’aspetto degli impulsi radio da J1818 era abbastanza diverso da quelli rilevati da altre magnetar.

La maggior parte degli impulsi radio delle magnetar mantiene una luminosità costante su un’ampia gamma di frequenze di osservazione. Tuttavia, gli impulsi provenienti da J1818 erano molto più luminosi alle basse frequenze rispetto alle alte frequenze, simile a ciò che si vede nelle pulsar.

Per capire meglio come si sarebbe evoluta nel tempo J1818, un team guidato da scienziati dell’ARC Center of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav), tra maggio e ottobre 2020, l’ha osservata circa otto volte utilizzando il radiotelescopio CSIRO Parkes (noto anche come Murriyang).

Durante questo periodo, hanno scoperto che la magnetar ha subito una “breve crisi di identità”: a maggio emetteva ancora gli insoliti impulsi, simili alla pulsar, rilevati in precedenza. Tuttavia, a giugno, ha iniziato a oscillare tra uno stato luminoso e uno debole. Questo comportamento, ha raggiunto un picco a luglio, quando gli astronomi lo hanno visto oscillare avanti e indietro tra impulsi radio simili a pulsar e magnetar.

“Questo strano comportamento non è mai stato visto prima in nessun’altra magnetar ad alto volume radio“, spiega Marcus Lower, l’autore principale dello studio e dottorato della Swinburne University. “Sembra che sia stato solo un fenomeno di breve durata, poiché dalla nostra successiva osservazione, si era stabilizzato permanentemente in questo nuovo stato molto simile a una magnetar“.

Gli scienziati hanno cercato la forma dell’impulso e i cambiamenti di luminosità a diverse frequenze radio, e hanno confrontato le loro osservazioni con un modello teorico di 50 anni fa. 

“Dalle nostre osservazioni, abbiamo scoperto che l’asse magnetico di J1818 non è allineato con il suo asse di rotazione“, afferma Lower. “Invece, il polo magnetico che emette le radiazioni, sembra trovarsi nel suo emisfero meridionale, situato appena sotto l’equatore. La maggior parte delle altre magnetar, ha campi magnetici allineati con i loro assi di rotazione. Questa è la prima volta che abbiamo visto una magnetar con un polo magnetico disallineato“.

Il 1 agosto 2020 gli scienziati osservarono uno strano fenomeno. “Il nostro miglior modello geometrico, suggerisce che il raggio radio si sia capovolto su un polo magnetico completamente diverso situato nell’emisfero settentrionale della magnetar“, afferma Lower.

Una netta mancanza di qualsiasi cambiamento nella forma del profilo dell’impulso della magnetar, indica che le stesse linee del campo magnetico che attivano gli impulsi radio “normali” devono essere responsabili anche degli impulsi visti dall’altro polo magnetico.

Lo studio suggerisce che questa è la prova che gli impulsi radio da J1818, provengono da anelli di linee di campo magnetico che collegano due poli ravvicinati. Ciò non accade nelle normali stelle di neutroni, che dovrebbero avere i poli nord e sud sui loro lati opposti.

Questa particolare configurazione del campo magnetico è supportata anche da uno studio indipendente degli impulsi di raggi X da J1818, che sono stati rilevati dal telescopio NICER, a bordo della Stazione Spaziale Internazionale.

Queste scoperte hanno potenziali implicazioni per le simulazioni al computer su come nascono e si evolvono le magnetar per lunghi periodi di tempo, poiché geometrie di campo magnetico più complesse cambieranno la velocità con cui si prevede che i loro campi magnetici decadano nel tempo. 

“Il telescopio Parkes osserverà da vicino la magnetar nel corso del prossimo anno“, afferma lo scienziato e coautore dello studio Simon Johnston, del CSIRO Astronomy and Space Science.

Fonte: https://phys.org/news/2021-02-astronomers-bizarre-never-before-seen-strongest-magnets.html?fbclid=IwAR3OKK_UhlSH8CIsN-joHpYs5BdKr4qvqUOi5ZDDnEDD37nEblLyXJd3B9M