Le pulsar sono magneti permanenti giganti, dicono i fisici

Le pulsar sono tra le cose più esotiche dell'Universo. Questi oggetti sono stelle di neutroni rotanti che emettono radiazioni dai loro poli magnetici. Sembrano pulsare perché l'asse magnetico non è allineato con l'asse di rotazione, quindi il polo entra ed esce dalla vista mentre la stella di neutroni ruota.

Ma le pulsar sono anche enigmi. La visione convenzionale è che il loro campo magnetico deriva dal movimento di particelle cariche mentre ruotano. Queste particelle cariche dovrebbero comportarsi come un superfluido e quindi dovrebbero finire per allinearsi con l'asse di rotazione. Non è chiaramente così da allora.

Inoltre, è probabile che questo tipo di correnti superfluide siano altamente instabili, generando oscillazioni nel campo magnetico. Ma le pulsar sono ben note per essere incredibilmente stabili. Come può essere?

Un altro problema è come le pulsar finiscano con campi magnetici così forti. La visione convenzionale è che il processo di collasso durante una supernova concentra in qualche modo il campo della stella originale. Tuttavia, una stella perde gran parte del suo materiale quando esplode come supernova e questo presumibilmente porta via anche gran parte del suo campo magnetico. Ma alcune pulsar hanno campi fino a 10^12 Tesla, molto più di quanto possa essere spiegato da questo processo.

Oggi, Johan Hansson e Anna Ponga della Lulea University of Technology in Svezia suggeriscono una soluzione intelligente a questo enigma. Sottolineano che esiste un altro modo per la formazione dei campi magnetici, oltre al movimento delle particelle cariche. Questo altro processo avviene tramite l'allineamento dei campi magnetici dei componenti del corpo, che è il modo in cui si formano i ferromagneti.

Il loro suggerimento è che quando si forma una stella di neutroni, i momenti magnetici di neutroni si allineano perché questa è la configurazione a più bassa energia delle forze nucleari tra di loro. Quando questo allineamento ha luogo, un potente campo magnetico viene effettivamente congelato sul posto.

Questo rende le stelle di neutroni dei magneti permanenti giganti. Hansson e Ponga li chiamano neutromagneti.

Un neutromagnete sarebbe estremamente stabile, proprio come un ferromagnete permanente. È probabile che il campo si allinei con il campo originale della stella, che sebbene molto più debole, funge da seme quando si forma il campo. Significativamente, questo non deve essere nella stessa direzione dell'asse di rotazione.

Inoltre, poiché le stelle di neutroni hanno tutte circa la stessa massa, Hansson e Ponga possono calcolare la forza massima dei campi che dovrebbero generare. Questo numero risulta essere di circa 10^12 Tesla, esattamente il valore che si osserva nei campi di massima intensità attorno alle stelle di neutroni.

Questo risolve immediatamente molti degli eccezionali enigmi sulle pulsar in un modo straordinariamente semplice.

Anche la teoria è verificabile. Predice che le stelle di neutroni non possono avere campi magnetici maggiori di 10^12 Tesla. Quindi la scoperta di una stella di neutroni con un campo più forte la farebbe naufragare immediatamente.

Ma l'idea solleva anche alcune domande. Non ultimo di questi è se sia anche possibile che i momenti magnetici dei neutroni si allineino nel modo suggerito da Hansson e Ponga. Il principio di esclusione di Pauli sembrerebbe, a prima vista, escludere la possibilità che i neutroni siano allineati in questo modo.

Ma Hansson e Ponga indicano esperimenti di laboratorio che suggeriscono che gli spin nucleari possono diventare ordinati, come i ferromagneti. Si dovrebbe ricordare che la fisica nucleare in queste circostanze e densità estreme non è nota a priori, quindi potrebbero essere applicate diverse proprietà inaspettate (come il neutromagnetismo), dicono.

Hansson e Ponga sono i primi a dire che la loro idea è speculativa. Comunque sia, ha anche una certa eleganza e potere esplicativo che vale la pena approfondire in modo molto più dettagliato.

Rif: arxiv.org/abs/1111.3434 : Pulsar: 'neuromagneti' permanenti cosmici?

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