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Una stella di neutroni è il più denso oggetto gli astronomi possono osservare direttamente, schiacciando la metà di un milione di volte la massa della Terra in una sfera di circa 12 miglia, o di dimensioni simili a l’Isola di Manhattan, come mostrato in questa figura., (Credit: Goddard Space Flight Center della NASA)

Questo diagramma di una pulsar mostra la stella di neutroni con un forte campo magnetico (linee di campo mostrate in blu) e un fascio di luce lungo l’asse magnetico. Come la stella di neutroni gira, il campo magnetico gira con esso, spazzare quel fascio attraverso lo spazio. Se quel raggio spazza sulla Terra, lo vediamo come un normale impulso di luce. (Credit: NASA/Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab)

Le stelle di neutroni si formano quando una stella massiccia esaurisce il carburante e collassa., La regione centrale della stella – il nucleo – collassa, schiacciando insieme ogni protone ed elettrone in un neutrone. Se il nucleo della stella collassante è compreso tra circa 1 e 3 masse solari, questi neutroni appena creati possono fermare il collasso, lasciando dietro di sé una stella di neutroni. (Le stelle con masse più elevate continueranno a collassare in buchi neri di massa stellare.)

Questo collasso lascia dietro di sé l’oggetto più denso conosciuto – un oggetto con la massa di un sole schiacciata fino alle dimensioni di una città. Questi resti stellari misurano circa 20 chilometri (12,5 miglia) di diametro., Una zolletta di zucchero di materiale stellare di neutroni peserebbe circa 1 trilione di chilogrammi (o 1 miliardo di tonnellate) sulla Terra – circa quanto una montagna.

Poiché le stelle di neutroni hanno iniziato la loro esistenza come stelle, si trovano sparse in tutta la galassia negli stessi luoghi in cui troviamo le stelle. E come le stelle, possono essere trovate da sole o in sistemi binari con un compagno.

Molte stelle di neutroni sono probabilmente non rilevabili perché semplicemente non emettono abbastanza radiazioni. Tuttavia, in determinate condizioni, possono essere facilmente osservati., Una manciata di stelle di neutroni sono stati trovati seduti ai centri di resti di supernova tranquillamente emettendo raggi X. Più spesso, però, le stelle di neutroni si trovano a girare selvaggiamente con campi magnetici estremi come pulsar o magnetar. Nei sistemi binari, alcune stelle di neutroni possono essere trovate materiali di accrescimento dai loro compagni, emettendo radiazioni elettromagnetiche alimentate dall’energia gravitazionale del materiale di accrescimento. Di seguito introduciamo due classi generali di stelle di neutroni non silenziose: pulsar e magnetar.

Pulsar

La maggior parte delle stelle di neutroni sono osservate come pulsar., Le pulsar sono stelle di neutroni rotanti osservate per avere impulsi di radiazione a intervalli molto regolari che in genere vanno da millisecondi a secondi. Le pulsar hanno campi magnetici molto forti che incanalano getti di particelle lungo i due poli magnetici. Queste particelle accelerate producono fasci di luce molto potenti. Spesso, il campo magnetico non è allineato con l’asse di spin, quindi quei fasci di particelle e luce vengono spazzati mentre la stella ruota. Quando il raggio attraversa la nostra linea di vista, vediamo un impulso-in altre parole, vediamo le pulsar accendersi e spegnersi mentre il raggio spazza sulla Terra.,

Un modo di pensare a una pulsar è come un faro. Di notte, un faro emette un fascio di luce che spazia attraverso il cielo. Anche se la luce è costantemente brillante, si vede solo il fascio quando è rivolto direttamente nella vostra direzione. Il video qui sotto è un’animazione di una stella di neutroni che mostra il campo magnetico che ruota con la stella. Partway attraverso, il punto di vista cambia in modo che possiamo vedere i fasci di luce spazzare attraverso la nostra linea di vista – questo è come un pulsar impulsi.

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Questa animazione ci porta in una pulsar rotante, con il suo forte campo magnetico che ruota insieme ad essa. Nuvole di particelle cariche si muovono lungo le linee di campo e i loro raggi gamma sono irradiati come un faro faro dai campi magnetici. Mentre la nostra linea di vista si sposta nel raggio, vediamo le pulsazioni una volta ogni rotazione della stella di neutroni. (Credit: NASA/Goddard/ CI Lab)

Magnetars

Un altro tipo di stella di neutroni è chiamato magnetar., In una tipica stella di neutroni, il campo magnetico è trilioni di volte quello del campo magnetico terrestre; tuttavia, in una magnetar, il campo magnetico è un altro 1000 volte più forte.

In tutte le stelle di neutroni, la crosta della stella è bloccata insieme al campo magnetico in modo che qualsiasi cambiamento in uno influenzi l’altro. La crosta è sotto un’immensa quantità di sforzo e un piccolo movimento della crosta può essere esplosivo. Ma poiché la crosta e il campo magnetico sono legati, quell’esplosione increspa attraverso il campo magnetico., In una magnetar, con il suo enorme campo magnetico, i movimenti nella crosta fanno sì che la stella di neutroni rilasci una grande quantità di energia sotto forma di radiazione elettromagnetica. Una magnetar chiamata SGR 1806-20 ha avuto una raffica in cui in un decimo di secondo ha rilasciato più energia di quella emessa dal sole negli ultimi 100.000 anni!

Una rottura nella crosta di una stella di neutroni altamente magnetizzata, mostrata qui nel rendering di un artista, può innescare eruzioni ad alta energia. (Credito: Goddard Space Flight Center / S della NASA., Wiessinger)

Testo aggiornato: marzo 2017