Si ritiene che le magnetar, le stelle di neutroni più magnetizzate che esistano, si formino da nuclei stellari in rapida rotazione. Quando una stella massiccia esaurisce il suo combustibile nucleare, esplode come una supernova. Se la stella ha una rotazione sufficientemente veloce, il nucleo rimasto potrebbe sopravvivere all’evento catastrofico. Si prevede che un tale residuo stellare nasca con forti campi magnetici, a causa della conservazione del momento angolare della stella durante il collasso.
"Lo studio delle magnetar ci consente di acquisire conoscenze sul meccanismo delle supernova e sulla fisica fondamentale relativa a questi oggetti compatti e agli ambienti estremi che li circondano", afferma l'autore principale dello studio, il dottor Yuichiro Sekiguchi del RIKEN Interdisciplinary Theoretical and Mathematical Sciences (iTHEMS). "Ma lo scenario di formazione di questi intriganti oggetti astrofisici rimane poco chiaro, in parte a causa della mancanza di prove osservative dirette."
Le stelle di neutroni sono notoriamente difficili da osservare. Emettono radiazioni attraverso un ampio spettro di lunghezze d'onda, rendendoli obiettivi impegnativi per i telescopi progettati per lunghezze d'onda specifiche. Tra le diverse bande di lunghezza d’onda, le onde radio offrono uno strumento promettente per svelare le proprietà della magnetar, in particolare attraverso le loro pulsazioni radio – emissione periodica di onde radio che appaiono come un rapido lampeggiamento.
Il presente studio si è concentrato su un tipo specifico di pulsazione radio nota come “precessione libera”, che si osserva come piccoli spostamenti periodici nei tempi di arrivo delle onde radio dalle pulsar. "Se questo fenomeno viene rilevato, è possibile sondare direttamente la velocità di rotazione e la struttura interna della stella di neutroni", spiega Sekiguchi.
I ricercatori hanno simulato le onde radio provenienti dalla precessione libera di magnetar nate in diversi modelli di supernova, considerando gli effetti sia della velocità di rotazione che dell’intensità del campo magnetico.
Mostrano che la firma della precessione libera diventa più evidente alle frequenze radio più basse, come quelle osservate con il radiotelescopio Low-Frequency Array (LOFAR) nei Paesi Bassi. Inoltre, il segnale radio atteso dipende dalla velocità di rotazione della stella di neutroni:le stelle di neutroni che ruotano più lentamente tendono a mostrare un segnale più chiaro rispetto a quelle che ruotano rapidamente.
I ricercatori sperano che le loro scoperte contribuiranno agli sforzi di osservazione in corso utilizzando LOFAR e prepareranno il terreno per future osservazioni radio. In particolare, il progetto LOFAR Supernova Key in corso mira a svelare le proprietà delle magnetar nate da progenitori massicci in rapida rotazione.
"La combinazione di osservazioni a più lunghezze d'onda e modelli teorici ci porterà più vicini a svelare i misteri di questi enigmatici resti", conclude Sekiguchi.
