Magnetar

Una magnetar (contrazione dei termini inglesi magnetic star, letteralmente “stella magnetica”) è una stella di neutroni che possiede un enorme campo magnetico, miliardi di volte quello terrestre, il cui decadimento genera 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 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 morbidi) e pulsar anomale a raggi X.

Formazione

Quando durante un’esplosione di supernova una stella collassa in una stella di neutroni, il suo campo magnetico cresce 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 1×10⁸ T, può, tramite un effetto simile alla dinamo, diventare ancora più grande, superiore a 1×10¹¹ T (o 1×10¹⁵ G); 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 M_⊙) 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 una veloce rotazione ed un forte magnetismo. Si ritiene che il campo magnetico di una magnetar sia il risultato di un moto convettivo ad effetto dinamo di materiale caldo nel nucleo della stella di neutroni che intercorre nei primi 10 s circa di vita della stella. Se la stella stessa ruota inizialmente alla stessa velocità del periodo di convezione, le correnti convettive sono in grado 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.

Una breve vita

Negli strati esterni della magnetar 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.

Effetti del fortissimo campo magnetico

Un piccolo magnete costituito dal lantanide neodimio ha un campo di circa 1 tesla, la Terra ha un campo geomagnetico di 30–60 μT, e gran parte dei sistemi di conservazione dei dati possono essere gravemente danneggiati da breve distanza da un campo di 1 mT.

Il campo magnetico di una magnetar può essere letale da una distanza di 1 000 km. Questo avviene poiché in grado di strappare i tessuti per via del diamagnetismo dell’acqua. Le forze di marea di una magnetar di 1,4 M_⊙ sono altrettanto letali alla stessa distanza, in grado di fare a pezzi un uomo di corporatura media con una forza di oltre 20 kN (oltre 2 040 kg_f).

Magnetar conosciute

Alcuni esempi di magnetar conosciute:

• 4U 0142+61, situata ad una distanza di 13 000 al circa dalla Terra, nella costellazione di Cassiopea; è circondata da un disco circumstellare
• SGR 0418+5729 si trova a 6 500 al dalla Terra e il suo campo magnetico è di un milione di miliardi di G
• SGR 1806-20, situata a 50 000 al dalla Terra, nella parte opposta della Via lattea nella costellazione del Sagittario.
• 1E 1048.1-5937, situata a 9 000 al nella costellazione della Carena. La stella da cui si è originata la magnetar aveva una massa 30-40 volte quella solare.

A fine giugno 2012, il numero è salito a 20 riconosciute e altre 3 candidate.