Pulsar
e stelle di neutroni sono in realtà “due facce di una stessa medaglia”,
come vedremo tra poco; il merito ai quasar, invece, a parte l’assonanza
lessicale con le pulsar, si tratta di oggetti totalmente diversi sia per
natura che per dimensioni e distanza. In questo sito è già stata pubblicata
la risposta ad una domanda sui quasar, nella
quale dovresti trovare un’adeguata descrizione e spiegazione di questa
classe di oggetti, per cui ti rimando ad essa.
Una stella
di neutroni è invece una stella collassata, vale a dire un astro, originariamente
una decina di volte più massiccio del Sole, il quale, al termine della
sua esistenza, dopo aver esaurito il combustibile nucleare, è andato soggetto
ad una fortissima compressione sotto la spinta della sua stessa gravità.
Infatti, al termine delle reazioni di combustione nucleare, la gravità
non è più bilanciata dalla pressione di radiazione generata nel nucleo,
è in grado di schiacciare gli atomi che compongono la stella fino a far
interagire gli elettroni con i protoni del nucleo, dando luogo ad un oggetto
interamente costituito da neutroni; le cariche elettriche delle due particelle
infatti si elidono e ne risulta una particella neutra, il neutrone appunto,
che, non essendo soggetto a repulsione elettrostatica, può addensarsi
formando una struttura rigida di incredibile densità.
Per darti
un’idea delle densità in gioco, pensa che un atomo è sostanzialmente vuoto,
dato che il suo peso è concentrato nel nucleo, il quale ha una dimensione
10000 volte minore della distanza alla quale orbitano gli elettroni e
che questi ultimi, con i loro legami chimici, ne fissano le dimensioni
di interazione con gli atomi adiacenti. Siccome un atomo ha 3 dimensioni,
riducendone il volume a quello del solo nucleo e mantenendone inalterata
la massa si ottiene una densità 10000³ maggiore, perciò una stella
di neutroni ha una densità 1000 miliardi di volte maggiore della materia
ordinaria. La formazione di una stella di neutroni non avviene in realtà
in modo “silenzioso”, ma nel corso di una immensa esplosione di supernova,
nel corso della quale solo le regioni centrali della stella progenitrice
finiscono per addensarsi a formare il resto di neutroni, mentre gli strati
esterni vengono eiettati nello spazio.
A causa
della conservazione del momento angolare, con il ridursi delle dimensioni
la stella aumenta la sua velocità di rotazione, tanto che, mentre una
stella come il Sole ha un periodo di rotazione di circa un mese, una tipica
stella di neutroni può ruotare su se stessa fino a 100 volte al secondo.
Le stelle
di neutroni possiedono inoltre un intensissimo campo magnetico, il quale
è in grado di accelerare le residue particelle cariche situate vicino
alla superficie della stella e di farle “spiraleggiare”; tale moto, come
ogni accelerazione di particelle cariche, provoca l’emissione di onde
elettromagnetiche e siccome il campo magnetico è più intenso in prossimità
dei poli magnetici, è da essi che fuoriesce la maggior parte della radiazione.
Questa emissione
assume dunque l’aspetto di due stretti coni opposti di onde radio, ma
anche luce visibile e raggi X, emessi dalla superficie della stella. Dal
momento che l’asse di rotazione della stella non deve necessariamente
coincidere con l’asse magnetico, è possibile che il pennello di luce emesso
dalla stella in corrispondenza di quest’ultimo venga “sventagliato” in
cielo nel corso della rotazione. Se ora accade che la Terra si venga casualmente
a trovare lungo la linea tracciata dal cono di luce, ad ogni rotazione
sarà investita da un lampo di radiazione, sicché la stella di neutroni
apparirà come un gigantesco “faro” spaziale o meglio come una stella pulsante
(in inglese PULSating stAR, da cui l’acronimo di pulsar).
La stella
di neutroni, per accelerare le cariche elettriche ed emettere energia
luminosa, sottrae energia al suo moto di rotazione, come una gigantesca
dinamo spaziale, per cui le pulsar vanno rallentando nel corso della loro
vita e di conseguenza quelle con il periodo di pulsazione più breve sono
quelle di formazione più recente.
Per finire,
una curiosità: la prima pulsar fu scoperta sul finire del 1967 da una
giovane studentessa di astronomia, Jocelyn Bell, ma per questa scoperta
il premio Nobel fu attribuito al suo professore, Anthony Hewish. Senza
dubbio uno “scivolone” da parte della commissione di assegnazione dei
premi, la quale, riconoscendo al professore il merito di aver correttamente
spiegato il fenomeno, trascurò totalmente l’autrice della scoperta!