Utilizzando i dati di un satellite della NASA, l'Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE), gli astronomi hanno individuato una stella che aveva una superficie solida priva di atmosfera.
Lo studio: una collaborazione internazionale co-guidata da UCL scienziati- hanno riportato una firma nella luce a raggi X emessa da una stella morta altamente magnetizzata chiamata a magnetare. Il team ha esaminato l'osservazione di IXPE della magnetar 4U 0142+61. Si trova a quasi 13,000 anni luce dalla Terra nella costellazione di Cassiopea.
Questa è stata la prima volta polarizzata Luce a raggi X proveniente da una magnetar era stato osservato.
Analizzando i dati, il team ha identificato una percentuale di luce polarizzata molto inferiore a quella prevista se i raggi X fossero passati attraverso l’atmosfera. Il team ha anche scoperto che per le particelle di luce con energie più elevate, l’angolo di polarizzazione, o “oscillazione”, è invertito esattamente di 90 gradi rispetto alla luce con energie più basse, come previsto dai modelli teorici per le stelle con croste solide circondate da magnetosfere che sono pieni di correnti elettriche.
La co-autrice principale, la professoressa Silvia Zane (UCL Mullard Space Science Laboratory), membro del team scientifico dell'IXPE, ha dichiarato: “Questo è stato del tutto inaspettato. Ero convinto che ci sarebbe stata un'atmosfera. Il gas della stella ha raggiunto un punto critico ed è diventato solido in un modo simile a quello in cui l'acqua potrebbe trasformarsi in ghiaccio. Questo è il risultato dell'incredibile forza della stella campo magnetico. "
“Ma, come con l’acqua, anche la temperatura è un fattore: un gas più caldo richiederà un campo magnetico più forte per diventare solido”.
“Il passo successivo è osservare più caldo stelle di neutroni con un campo magnetico simile, per studiare come l'interazione tra temperatura e campo magnetico influenza le proprietà del superficie della stella. "
L'autore principale, il dottor Roberto Taverna, dell'Università di Padova, ha detto: “La caratteristica più interessante che abbiamo potuto osservare è il cambiamento nella direzione della polarizzazione con l’energia, con l’angolo di polarizzazione che oscilla esattamente di 90 gradi”.
“Ciò concorda con ciò che prevedono i modelli teorici e conferma che le magnetar sono effettivamente dotate campi magnetici ultraforti. "
Secondo la teoria quantistica, un ambiente fortemente magnetizzato fa sì che la luce sia polarizzata in due direzioni: parallela al campo magnetico e perpendicolare ad esso. La quantità e la direzione della polarizzazione osservata forniscono informazioni che altrimenti non sarebbero disponibili, lasciando una traccia della struttura del campo magnetico e dello stato fisico del materiali nella regione della stella di neutroni.
Ad alte energie, si prevede che i fotoni polarizzati perpendicolarmente al campo magnetico domineranno, determinando l’oscillazione di polarizzazione di 90 gradi osservata.
Il professor Roberto Turolla, dell'Università di Padova, che è anche professore onorario presso il Laboratorio di Scienze Spaziali dell'UCL Mullard, ha dichiarato: “La polarizzazione a basse energie ci dice che il campo magnetico è probabilmente così forte da trasformare l’atmosfera attorno alla stella in un solido o un liquido, un fenomeno noto come condensazione magnetica”.
“Si pensa che la crosta solida della stella sia composta da un reticolo di ioni, tenuti insieme dal campo magnetico. Gli atomi non sarebbero sferici ma allungati nella direzione del campo magnetico”.
“È ancora oggetto di dibattito se le magnetar e le altre stelle di neutroni abbiano o meno un’atmosfera. Tuttavia, il nuovo articolo è la prima osservazione di una stella di neutroni per la quale la crosta solida costituisce una spiegazione affidabile”.
Il professor Jeremy Heyl dell'Università della British Columbia (UBC) aggiunto: “Vale anche la pena notare che includere gli effetti dell’elettrodinamica quantistica, come abbiamo fatto nella nostra modellazione teorica, fornisce risultati compatibili con l’osservazione IXPE. Tuttavia, stiamo anche studiando modelli alternativi per spiegare i dati IXPE, per i quali mancano ancora simulazioni numeriche adeguate”.
Riferimento della Gazzetta:
- Roberto Taverna et al. Raggi X polarizzati da una magnetar. Scienze 3 novembre 2022. DOI: 10.1126/science.add0080
