Onde radio da stelle massicce magnetiche
Alcune stelle di massa alta e intermedia producono intensi campi magnetici capaci di accelerare particelle ad energie relativistiche
Le stelle di tipo solare e quelle meno massicce si comportano come enormi dinamo, producendo al loro interno un intenso campo magnetico. L’interazione tra questo campo e il plasma all’interno della stella e nella sua atmosfera produce una vasta famiglia di fenomeni ad alta energia, con conseguenze importanti per l’evoluzione stellare.
Le stelle più massicce hanno una struttura interna diversa, che rende la generazione del campo magnetico tramite dinamo poco efficiente. Ciò nonostante, esistono stelle di massa alta ed intermedia caratterizzate da un intenso campo magnetico con una topologia molto ordinata (tipicamente un campo dipolare con un asse inclinato rispetto all’asse di rotazione). In queste stelle, l’intensità del campo magnetico è paragonabile a quella registrata nelle regioni attive del Sole, note per fenomeni ad alta energia come i brillamenti.
Un team di ricercatori guidato dall’astrofisico P. Leto (INAF – Osservatorio Astrofisico di Catania) ha analizzato un campione di 32 stelle “magnetiche” di massa intermedia, allo scopo di comprendere i meccanismi con cui questi oggetti accelerano particelle fino ad energie relativistiche nella loro magnetosfera (la regione esterna dominata dal campo magnetico stellare).
Il meccanismo coinvolge la rotazione della stella e l’interazione tra campo magnetico e plasma. Per comprenderlo possiamo usare un’analogia: se attacchiamo un peso a una corda e la facciamo ruotare rapidamente, la forza centrifuga spingerà il peso verso l’esterno; se la rotazione è troppo veloce, la corda può spezzarsi.
Il campo magnetico può essere descritto da linee che, in questo caso, hanno un comportamento analogo. La rapida rotazione stellare genera un’intensa forza centrifuga sul plasma intrappolato e sulle linee di campo, che comportandosi come corde, finiscono per “spezzarsi” e ricombinarsi (il fenomeno della riconnessione magnetica).
Durante questo processo, chiamato “rottura centrifuga” (centrifugal breakout), l’interazione tra campo magnetico e plasma accelera le particelle portandole ad energie relativistiche.
I ricercatori hanno analizzato le osservazioni in banda radio ottenute con il Very Large Array (National Radio Astronomy Observatory), rilevando un segnale significativo nella metà delle stelle osservate. Le onde radio sono fondamentali per questa indagine, poiché le particelle relativistiche in movimento all’interno di un campo magnetico emettono tipicamente radiazione radio.
Il livello di emissione radio in queste stelle è confrontabile con quello previsto dai modelli che descrivono il processo di centrifugal breakout, permettendo tra l’altro di localizzare le regioni della magnetosfera coinvolte e di legare l’intensità dell’emissione alla densità del materiale presente.
Lo studio è descritto nell’articolo: “A scaling relationship for nonthermal radio emission from ordered magnetospheres II. Investigating the efficiency of relativistic electron production in the magnetospheres of BA-type stars“, recentemente pubblicato su Astronomy & Astrophysics. Tra i coautori figura anche l’astrofisico I. Pillitteri dell’INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo.
La figura di copertina (cliccare qui per visualizzarla interamente) offre una rappresentazione schematica dell’emissione radio che emerge dalla magnetosfera di queste stelle. La stella si trova al centro dell’immagine, mentre le linee tracciano la topologia dipolare del campo magnetico. Il punto indicato con Rk corrisponde al raggio di corotazione kepleriana (la distanza alla quale la magnetosfera ruota con la stessa velocità della stella). La striscia scura rappresenta la struttura a disco in cui si concentra la maggior parte del materiale che popola la magnetosfera. La regione indicata con “CBO” mostra dove avviene la rottura centrifuga (centrifugal breakout), mentre le tonalità di verde localizzano le aree da cui si origina l’emissione radio.
