4U 1822-371: Stella di neutroni dallo scarso magnetismo

( a cura di Mauro Maestripieri )

Piccole, caratterizzate da un raggio dell’ordine dei 10 km, super dense, massive 1 volta e ½ il Sole, possiedono di solito un campo magnetico elevatissimo, anche 1000 miliardi di volte superiore a quello della Terra.

Ora però gli astrofisici hanno scoperto che tra di esse, oltre alla categoria delle ‘super magnetiche’ (le magnetar) ve ne sono altre molto più deboli, ed il record in quest’ultimo gruppo, se lo aggiudica la sorgente denominata 4U 1822-371.

Un team di ricercatori del Dipartimento di Fisica e Chimica dell’Università di Palermo in associazione con l’INAF, ha infatti misurato il suo campo magnetico, che risulta essere il più basso ottenuto con tecniche dirette per una stella di neutroni.

La misura è stata possibile studiando le proprietà della loro emissione di alta energia, alla ricerca delle cosiddette righe di ciclotrone, se infatti il campo magnetico del corpo celeste è intenso, l’energia cinetica degli elettroni, che ruotano attorno alle linee di campo vicino alla superficie della stella di neutroni, può possedere solo determinati valori, che prendono il nome di Livelli di Landau.

Gli spettri di sorgenti con intensi campi magnetici sono caratterizzati da righe in assorbimento la cui energia è proporzionale all’intensità’ del campo magnetico stesso, analizzando quindi i dati raccolti dagli osservatori spaziali XMM-Newton, INTEGRAL dell’ESA, Chandra della NASA e Suzaku dell’Agenzia Spaziale giapponese JAXA, è stato misurato quello di 4U 1822-371, e per la prima volta si è scoperta la presenza di una stella di neutroni in un sistema binario evoluto.

La compagna è una stella ordinaria con una massa pari a circa il 50% del nostro Sole, la coppia celeste viene classificata come Low Mass X-ray Binary (LMXB) e la misura ha sorpreso i ricercatori poiché in sistemi di questo tipo la stella di neutroni è relativamente vecchia ed il suo campo magnetico è di norma decaduto al di sotto dell’intensità minima necessaria per produrre la quantizzazione dei livelli energetici.

Afferma Melania Del Santo, dell’INAF-IASF di Palermo: «In effetti si tratta di un sistema molto peculiare, in quanto mostra pulsazioni coerenti con un periodo di circa 0.59 secondi, un fatto quasi unico tra le LMXB, c’eravamo già accorti che questa sorgente presentava di una strana caratteristica all’energia di 0.7 keV nello spettro prodotto con i dati di XMM, solo quando abbiamo aggiunto anche i dati del satellite Suzaku ci è apparso chiaramente il profilo di una riga di ciclotrone».

Riga di ciclotrone che possiede la più bassa energia mai osservata per questo tipo di righe, una energia molto vicina al limite minimo per la formazione dei Livelli di Landau, il campo magnetico che si ricava è quindi il più basso direttamente misurato finora per una stella di neutroni, e risulta pari a circa 90 miliardi di Gauss.

Tale dato, congiuntamente al fatto che la pulsar sta attualmente aumentando la sua velocità di rotazione, implica che la sorgente deve avere una luminosità intrinseca assai maggiore di quella effettivamente osservata, circa 100 volte più bassa.

Tiziana Di Salvo, anch’essa membro dell’equipe commenta: «un fatto che non ci stupisce, perché si tratta di una sorgente ad eclisse, cioè con una inclinazione rispetto alla linea di vista di quasi 90 gradi».

E conclude Luciano Burderi, del Dipartimento di Fisica dell’Università di Cagliari, anch’egli facente parte del gruppo di lavoro: «questa misura è in perfetto accordo con risultati precedenti, basati sulla forte espansione orbitale misurata per questo sistema, che indicano che il tasso di accrescimento sulla stella di neutroni deve essere dell’ordine del limite massimo di Eddington (ovvero la luminosità massima che un oggetto può avere prima che la pressione di radiazione diventi superiore alla gravità dell’oggetto stesso e si opponga all’accrescimento di materia)». http://arxiv.org/abs/1503.05090 18 marzo 2015