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Ma le pulsar pulsano?

La curiosità del mese di aprile 2010 a cura di Tomaso Belloni

Fig. 1 - Jocelyn Bell Burnell

Il 28 novembre del 1967 a Cambridge in Inghilterra, una giovane dottoranda che osservava con un radiotelescopio scopriva per caso una sorgente di onde radio che oscillava regolarmente ogni 1.33 secondi.
Venne chiamata (la sorgente) Little Green Men 1 (omini verdi 1), dato che non si capiva cosa fosse, ma presto l’oggetto venne ribattezzato una "pulsar" (da "pulsing star", stella pulsante).
La dottoranda si chiamava Jocelyn Bell, era stata la prima ragazza del suo college a cui fosse permesso studiare scienza invece di cucina e ricamo.
Il suo relatore di dottorato per questa scoperta ottenne il Nobel per la fisica nel 1974 e lei no (perche' era una studentessa? Perche' era una donna?).
Ma cos’era questa pulsar?

Fig. 2 - Fig. 2 - Immagine animata dell’emissione della pulsar associata al resto di supernova nella costellazione della Vela. Crediti Wikipedia

Poteva essere veramente una stella pulsante? Difficile.
Il nostro sole ha un diametro di circa 1.4 milioni di chilometri.
La luce viaggia a 300mila km/secondo, quindi il diametro del sole corrisponde a quasi 5 secondi luce.
Per pulsare regolarmente bisogna che le diverse parti del corpo che pulsa comunichino fra loro.
Se ci vogliono 5 secondi per andare da una parte all’altra, non è possibile che il sole pulsi ogni 1.33 secondi.
Il modo migliore di produrre una oscillazione regolare è quello di ruotare su se stessi. Ma anche qui ci sono dei limiti: se una stella ruota troppo in fretta si rompe.

Fig. 3 - Franco Pacini

L’anno dopo, Franco Pacini e Thomas Gold, indipendentemente, proposero che la pulsar fosse una stella di neutroni rotante.
Una stella di neutroni, quello che rimane di una esplosione di supernova, è molto piccola (un raggio di una decina di chilometri!) e molto densa (un cucchiaino di materia neutronica pesa cento miliardi di chili!).
Piccolo e molto denso va bene: si può ruotare senza rompersi.
Il problema era capire l’origine dell’emissione radio che si vede e questa è stata la grande idea: il forte campo magnetico fa sì che la pulsar sia un magnete rotante che emette dai poli, funzionando come un faro.
Se l’asse del magnete, disallineato rispetto alla rotazione, punta nella nostra direzione vediamo un impulso.
Proprio come per un faro sulla costa: lo vediamo pulsare perché è visibile solo quando il suo fascio di luce punta verso di noi.

Fig. 4 - La Nebulosa Granchio. Nel centro esatto della nebulosa si trova una pulsar: una stella di neutroni che ruota alla velocità di 30 giri al secondo. Crediti Wikipedia

In un aereo sopra il faro non si vedrebbe niente, dato che non punterebbe mai verso di noi.
L’idea venne poi confermata quando fu scoperta la pulsar all’interno della nebulosa del Granchio, che ruota su se stessa circa trenta volte al secondo.
Adesso di pulsar se ne conoscono centinaia.
Alcune pulsano (cioè ruotano) molto più velocemente: la più veloce gira su se stessa più di 700 volte al secondo.
Solo una stella di neutroni può ruotare così senza rompersi.
Tanto per capirci, conosciamo bene una corda che vibra 700 volte al secondo: è il 57mo tasto del pianoforte, un "fa". Una nota molto alta.
La maggior parte sono più lente però, tipicamente con un periodo fra un decimo di secondo e un secondo.
Alcune pulsar sono in sistemi binari con stelle normali, altre con altre pulsar (vedi curiosità del mese di giugno 2009).
Insomma, la risposta alla nostra domanda è no, le pulsar non pulsano: ruotano.
Questo non le rende meno interessanti.
E da dove vengono quelle veloci? Qualcuno le ha accelerate? Lo vedremo prossimamente.