Magnetar

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Raffigurazione artistica di una magnetar, rappresentata con le linee di forza del suo campo magnetico (in rosso).

Una magnetar (contrazione dei termini inglesi magnetic star, stella magnetica) è una stella di neutroni che possiede un intensissimo campo magnetico, il cui decadimento genera delle intense ed abbondanti emissioni elettromagnetiche, in particolare raggi X e raggi gamma. La teoria riguardante tali oggetti fu formulata da Robert Duncan e Christopher Thompson nel 1992. Nel corso del decennio seguente l'ipotesi della magnetar è stata largamente accettata come una possibile spiegazione fisica per particolari oggetti conosciuti come soft gamma repeater (sorgenti ricorrenti di raggi gamma soffici) e pulsar anomale a raggi X.

[modifica] Formazione

Quando durante un'esplosione di supernova una stella collassa in una stella di neutroni, il suo campo magnetico cresce a dismisura in potenza (mentre la dimensione viene dimezzata, la potenza quadruplica). Duncan e Thompson hanno calcolato che il campo magnetico di una stella di neutroni, normalmente di circa 10⁸ tesla, può, tramite un effetto simile alla dinamo, diventare ancora più grande, superiore a 10¹¹ tesla (o 10¹⁵ gauss); una simile stella di neutroni è detta per l'appunto magnetar.
Una supernova, durante l'esplosione, arriva a perdere il 10% della sua massa. Nel caso di stelle molto possenti (10–30 masse solari) che, a seguito dell'esplosione, non si trasformano in buchi neri, perdono gran parte della propria massa, circa l'80%.
Si ritiene che circa 1 supernova su 10 degeneri in una magnetar anziché in una più comune stella di neutroni o in una pulsar. Ciò accade quando la stella ha già da prima della supernova una veloce rotazione ed un forte magnetismo. Si ritiene che il campo magnetico di una magnetar si origini come il risultato di un moto convettivo ad effetto dinamo di materiale caldo nel nucleo della stella di neutroni che intercorre nei primi 10 secondi circa di vita della stella; se la stella stessa ruota inizialmente alla stessa velocità del periodo di convezione, circa 10 millisecondi, le correnti convettive sono in grado di operare globalmente sull'astro e di trasferire una quantità significativa della loro energia cinetica nella forza del loro campo magnetico. Nelle stelle di neutroni che ruotano meno rapidamente, le celle convettive si formano solo in alcune regioni della stella.

[modifica] Una breve vita

Negli strati esterni della magnetar, che constano di plasma di elementi pesanti (principalmente ferro), le tensioni che si originano dalle torsioni delle linee di forza del campo magnetico stellare possono provocare uno "stellamoto" (starquake), ovvero la crosta della stella di neutroni viene spaccata dall'intenso magnetismo e sprofonda nello strato interno in modo molto simile a ciò che accade alla crosta terrestre durante un terremoto. Queste onde sismiche sono estremamente energetiche e causano una forte emissione di raggi X e gamma; gli astronomi definiscono questo oggetto soft gamma repeater.

La vita attiva di una magnetar è abbastanza breve: i forti campi magnetici decadono dopo circa 10.000 anni, dopo di che cessano sia l'attività che l'emissione di raggi X. Molto probabilmente la Via lattea è piena di magnetar spente^[1].

[modifica] Effetti del fortissimo campo magnetico

Un campo magnetico di circa 10 gigatesla è in grado di smagnetizzare una carta di credito da metà della distanza tra la Terra e la Luna. Un piccolo magnete costituito dal lantanide neodimio ha un campo di circa 1 tesla, la Terra ha un campo geomagnetico di 30-60 microtesla, e gran parte dei sistemi di conservazione dei dati possono essere gravemente danneggiati da un campo di un millitesla da breve distanza.

Il campo magnetico di una magnetar può essere letale da una distanza di 1000 km, in quanto in grado di strappare i tessuti per via del diamagnetismo dell'acqua. Le forze di marea di una magnetar di 1,4 masse solari sono altrettanto letali alla stessa distanza, in grado di fare a pezzi un uomo di corporatura media con una forza di oltre 20 kilonewton (oltre 2040 chilogrammi - forza).

Nel 2003 nella rivista scientifica Scientific American fu descritto ciò che accade nel campo magnetico di una magnetar: i fotoni X si scindono in due parti o si fondono insieme, mentre i fotoni della luce polarizzata, quando entrano nel campo magnetico, cambiano velocità e (talvolta lunghezza d'onda). Finché il campo riesce ad evitare che gli elettroni vibrino, come farebbero normalmente in risposta alla sollecitazione della luce, le onde luminose "scivolano" oltre gli elettroni senza perdere energia. Ciò avviene più facilmente nel vuoto, dove è possibile dividere la luce in differenti polarizzazioni (come in un immateriale cristallo di calcite).

Un simile campo magnetico "stira" gli atomi in lunghi cilindri. In un campo di circa 10⁵ tesla, gli orbitali atomici si deformano sino alla lunghezza di un sigaro. A 10¹⁰ tesla, un atomo di idrogeno si allunga sino a diventare 200 volte più stretto del suo diametro normale^[2].

[modifica] Magnetar conosciute

Ecco alcuni esempi di magnetar conosciute:

SGR 1806-20, situata a 50.000 anni luce da Terra, nella parte opposta della Via lattea nella costellazione del Sagittario.
1E 1048.1-5937, situato a 9.000 anni luce nella costellazione della Carena. La stella da cui si è originata la magnetar aveva una massa 30-40 volte quella solare.

Sino a maggio 2007, sono riconosciute 12 magnetar, con altri 3 possibili candidati che necessitano di conferma.