Cosa fa diventare una stella una pulsar?

Quali processi subisce una stella per diventare una pulsar? Ci vuole una stella molto specifica con un certo insieme di qualità come "Solo la giusta massa, diametro e composizione" o è un caso strano che certe stelle vivano la loro vita rimanente come una pulsar?

È generalmente dettato da quanto sia grande la stella. Ricorda cos'è una pulsar, è una stella di neutroni a rotazione molto rapida e altamente magnetizzata.

Le stelle di neutroni sono una categoria di oggetti che hanno masse comprese tra 1,4 e 3,2 masse solari. Questo è lo stadio finale delle stelle che non sono abbastanza grandi da formare buchi neri (sono sostenute dalla pressione della degenerazione dei neutroni), ma sono abbastanza grandi da superare la pressione della degenerazione degli elettroni (che è ciò che impedisce ai nani bianchi di un ulteriore collasso gravitazionale).

Si ritiene che l'endpoint nella vita di stelle massicce tra circa 10 e 25 masse solari sia una supernova di collasso del nucleo che produce un residuo condensato chiamato stella di neutroni.

Il limite di massa inferiore per progenitori di stelle di neutroni è ragionevolmente noto e per via dei percorsi evolutivi intrapresi da stelle di masse diverse. Al di sotto di 10 masse solari è probabile che il nucleo della stella raggiunga uno stato degenerato di elettroni prima che sia in grado di fondere elementi come magnesio e silicio per formare ferro. Un nucleo degenerato di elettroni può supportare la stella e il residuo si raffredderà per sempre come un nano bianco.

Al di sopra di 10 masse solari, la fusione nucleare procederà fino agli elementi di picco di ferro, oltre i quali le reazioni di fusione sarebbero endotermiche. La degenerazione elettronica non è sufficiente a sostenere il nucleo della stella e collassa. Se il nucleo non è troppo massiccio o fintanto che non cade troppo materiale sul nucleo collassato in seguito, è possibile che una combinazione di pressione degenerativa dei neutroni e la natura ripugnante di forze nucleari forti a corto raggio possano supportare il residuo come una stella di neutroni. Il limite superiore della massa progenitrice è incerto. Mentre la massa progenitrice è molto importante, si ritiene che anche lo stato di rotazione e il campo magnetico del progenitore determinino il risultato.

Una stella di neutroni è una sfera del raggio di 10 km costituita principalmente da neutroni, ma ha una crosta di materiale nucleare esotico e un interno fluido che contiene anche alcuni protoni e neutroni.

La conservazione del momento angolare impone che qualsiasi cosa abbia ruotato il nucleo della stella massiccia prima che collassi sia ingrandita per una stella di neutroni; quindi dovrebbero nascere come oggetti a rotazione estremamente rapida che la pulsar del granchio 1000 anni fa gira 33 volte al secondo).

La conservazione del flusso magnetico amplifica anche qualsiasi campo magnetico circostante e i protoni superconduttori a rotazione rapida lo migliorano ancora di più, in modo che le stelle di neutroni nascano con campi magnetici superficiali da 100 milioni a 100 trilioni di Tesla.

La rapida rotazione genera un enorme campo elettrico sulla superficie della stella di neutroni che può strappare particelle cariche e scagliarle lungo le linee del campo magnetico. Queste particelle perdono energia irradiando sincrotrone e radiazione di curvatura che viene potenziata e irradiata in avanti.

Se i poli magnetici e di rotazione sono disallineati, ciò può portare, in orientamenti favorevoli, a un raggio di radiazione che spazza la Terra come quello di un faro. Questa è una pulsar.

Le pulsar non sono eterne. L'energia della radiazione è infine alimentata dallo spin della pulsar. La pulsar si gira e per ragioni, per quanto ancora poco comprese, il fenomeno si spegne quando il periodo di rotazione rallenta da qualche 10 a 10 secondi.