Le coppie di stelle sincronizzate scatenano esplosioni radio attraverso un meccanismo simile a quello di Giove

Gli astronomi hanno scoperto come alcuni sistemi stellari binari generano esplosioni radio periodiche attraverso un meccanismo simile a quello responsabile dell'interazione di Giove con la sua luna Io. Questa scoperta, fatta dai ricercatori del California Institute of Technology (Caltech), spiega come i sistemi binari di nane bianche-M emettano segnali radio a lungo periodo che si verificano ogni pochi minuti per periodi prolungati. A differenza degli impulsi rapidi dei pulsar di stelle di neutroni, questi esplosioni durano minuti e si ripetono per ore, suggerendo un processo fisico sottostante diverso.

Utilizzando simulazioni supercomputer avanzate, gli scienziati hanno dimostrato che le emissioni radio derivano da un fenomeno noto come instabilità del maser ciclotrone elettronico (ECMI). Questo processo, precedentemente osservato nella magnetosfera di Giove e la sua interazione con Io, coinvolge particelle cariche che si muovono lungo le linee del campo magnetico e generano onde radio coerenti. Nel caso delle stelle binarie, il campo magnetico della nana bianca svolge un ruolo cruciale nel modellare il modello di emissione. La nana bianca, essendo più massiccia e avendo un campo magnetico più forte rispetto alla nana M, agisce come conduttore per le interazioni elettromagnetiche che si verificano tra le due stelle.

Il team di ricerca, guidato da Yici Zhong, uno studioso post-dottorato al Caltech, ha dimostrato che il movimento orbitale del sistema binario genera potenti correnti elettriche. Queste correnti, guidate dal movimento delle stelle attraverso il loro campo magnetico condiviso, creano condizioni favorevoli per l'ECMI. Mentre gli elettroni si muovono a spirale lungo le linee del campo magnetico, amplificano il segnale radio, producendo le esplosioni osservate. Questo meccanismo rispecchia quello che produce intense emissioni radio di Giove quando Io passa attraverso il campo magnetico del pianeta, generando correnti di milioni di ampere.

Zhong e i suoi colleghi si sono basati su lavori precedenti di Peter Goldreich, un ex professore del Caltech, e Donald Lynden-Bell, che nel 1969 aveva proposto che il moto orbitale di Io e Giove potesse generare tali correnti su larga scala. Le loro previsioni sono state successivamente convalidate da osservazioni satellitari.

Mentre il campo magnetico di Giove è immenso, il campo magnetico della nana bianca, sebbene più debole, esercita ancora un'influenza dominante a causa dell'alta densità e delle dimensioni compatte della stella. Ciò consente alla nana bianca di incanalare l'energia dal sistema binario in fasci focalizzati di emissione radio. La nana M, nonostante sia più grande in volume, contribuisce meno alla dinamica magnetica a causa della sua densità inferiore e del campo più debole. Diversi sistemi binari conosciuti presentano queste caratteristiche, tra cui GLEAM-X J0704-37, che è stato identificato come alimentato da una tale configurazione.

I ricercatori ritengono che altri sistemi possano seguire un modello simile, offrendo nuove intuizioni sulla complessa interazione dei campi magnetici e della meccanica orbitale nello spazio. Le implicazioni di questa scoperta si estendono oltre la semplice comprensione delle emissioni radio. Studiando questi meccanismi, gli scienziati sperano di ottenere una conoscenza più profonda dell'evoluzione dei sistemi stellari binari e del ruolo dei campi magnetici nella formazione dei fenomeni cosmici.