Gli astronomi tendono ad avere un senso del tempo leggermente diverso dal resto di noi. Studiano regolarmente eventi accaduti milioni o miliardi di anni fa, e oggetti che esistono da altrettanto tempo. Questo è in parte il motivo per cui la stella di neutroni scoperta di recente nota come Swift J1818.0-1607 è notevole:un nuovo studio sulla rivista Lettere per riviste astrofisiche stima che abbia solo circa 240 anni, un vero neonato per gli standard cosmici.

L'Osservatorio Neil Gehrels Swift della NASA ha individuato il giovane oggetto il 12 marzo quando ha rilasciato una massiccia raffica di raggi X. Studi di follow-up dell'osservatorio XMM-Newton dell'Agenzia spaziale europea e del telescopio NuSTAR della NASA, che è guidato da Caltech e gestito dal Jet Propulsion Laboratory dell'agenzia, ha rivelato più caratteristiche fisiche della stella di neutroni, compresi quelli utilizzati per stimare la sua età.

Una stella di neutroni è una pepita incredibilmente densa di materiale stellare rimasta dopo che una stella massiccia diventa una supernova ed esplode. Infatti, sono alcuni degli oggetti più densi dell'universo (secondi solo ai buchi neri):un cucchiaino di materiale per stelle di neutroni peserebbe 4 miliardi di tonnellate sulla Terra. Gli atomi all'interno di una stella di neutroni sono schiacciati insieme così strettamente, si comportano in modi che non si trovano da nessun'altra parte. Swift J1818.0-1607 racchiude il doppio della massa del nostro Sole in un volume più di un trilione di volte più piccolo.

Con un campo magnetico fino a 1, 000 volte più forte di una tipica stella di neutroni e circa 100 milioni di volte più forte dei più potenti magneti prodotti dall'uomo, Swift J1818.0-1607 appartiene a una classe speciale di oggetti chiamati magnetar, quali sono gli oggetti più magnetici dell'universo. E sembra essere la più giovane magnetar mai scoperta. Se la sua età è confermata, ciò significa che la luce dell'esplosione stellare che l'ha formata avrebbe raggiunto la Terra nel periodo in cui George Washington divenne il primo presidente degli Stati Uniti.

"Questo oggetto ci mostra un momento precedente nella vita di un magnetar di quanto non abbiamo mai visto prima, poco dopo la sua formazione, " disse Nanda Rea, ricercatore presso l'Istituto di Scienze Spaziali di Barcellona e investigatore principale delle campagne di osservazione di XMM Newton e NuSTAR (abbreviazione di Nuclear Spectroscopic Telescope Array).

Mentre ce ne sono più di 3, 000 stelle di neutroni conosciute, gli scienziati hanno identificato solo 31 magnetar confermati, inclusa questa nuova voce. Poiché le loro proprietà fisiche non possono essere ricreate sulla Terra, le stelle di neutroni (comprese le magnetar) sono laboratori naturali per testare la nostra comprensione del mondo fisico.

"Forse se comprendiamo la storia della formazione di questi oggetti, capiremo perché c'è una differenza così grande tra il numero di magnetar che abbiamo trovato e il numero totale di stelle di neutroni conosciute, " ha detto Rea.

Swift J1818.0-1607 si trova nella costellazione del Sagittario ed è relativamente vicino alla Terra, solo circa 16, 000 anni luce di distanza. (Perché la luce impiega tempo per percorrere queste distanze cosmiche, stiamo vedendo la luce che la stella di neutroni ha emesso circa 16, 000 anni fa, quando aveva circa 240 anni.) Molti modelli scientifici suggeriscono che le proprietà fisiche e i comportamenti delle magnetar cambiano con l'età e che le magnetar possono essere più attive quando sono più giovani. Quindi trovare un campione più giovane nelle vicinanze come questo aiuterà a perfezionare quei modelli.

Andare agli estremi

Sebbene le stelle di neutroni siano larghe solo da 10 a 20 miglia (da 15 a 30 chilometri), possono emettere enormi lampi di luce alla pari di quelli di oggetti molto più grandi. Le magnetar in particolare sono state collegate a potenti eruzioni abbastanza luminose da essere viste chiaramente in tutto l'universo. Considerando le caratteristiche fisiche estreme delle magnetar, gli scienziati pensano che ci siano molti modi in cui possono generare enormi quantità di energia.

La missione Swift ha individuato Swift J1818.0-1607 quando ha iniziato a esplodere. In questa fase, la sua emissione di raggi X è diventata almeno 10 volte più luminosa del normale. Gli eventi di esplosione variano nelle loro specifiche, ma di solito iniziano con un improvviso aumento della luminosità nel corso di giorni o settimane, seguito da un graduale declino nel corso di mesi o anni quando la magnetar ritorna alla sua normale luminosità.

Ecco perché gli astronomi devono agire in fretta se vogliono osservare il periodo di picco di attività da uno di questi eventi. La missione Swift ha allertato la comunità astronomica globale dell'evento, e XMM-Newton (che ha la partecipazione della NASA) e NuSTAR hanno eseguito rapidi studi di follow-up.

Oltre ai raggi X, è noto che le magnetar rilasciano grandi esplosioni di raggi gamma, la forma di luce più energetica dell'universo. Possono anche emettere raggi costanti di onde radio, la forma di luce a più bassa energia dell'universo. (Le stelle di neutroni che emettono raggi radio di lunga durata sono chiamate radio pulsar; Swift J1818.0-1607 è una delle cinque magnetar conosciute che sono anche radio pulsar.)

"La cosa sorprendente di [magnetar] è che sono piuttosto diversi come popolazione, " ha detto Victoria Kaspi, direttore del McGill Space Institute della McGill University di Montreal ed ex membro del team NuSTAR, che non era coinvolto nello studio. "Ogni volta che ne trovi uno ti racconta una storia diversa. Sono molto strani e molto rari, e non credo che abbiamo visto l'intera gamma di possibilità."

Il nuovo studio è stato condotto da Paolo Esposito con la Scuola Superiore di Studi Superiori (IUSS) di Pavia, Italia.