O que faz com que uma estrela se torne um pulsar?

Quais processos uma estrela sofre para se tornar um pulsar? É necessária uma estrela muito específica com um certo conjunto de qualidades como "Massa, diâmetro e composição certos" ou é um acidente estranho que certas estrelas vivam sua vida restante como pulsar?

Geralmente é ditado pela massa da estrela. Lembre-se do que é um pulsar, é uma estrela de nêutrons altamente rotativa e altamente magnetizada.

Estrelas de nêutrons são uma categoria de objetos que possuem massas entre 1,4 e 3,2 massas solares. Este é o estágio final das estrelas que não são massivas o suficiente para formar buracos negros (elas são sustentadas pela pressão de degenerescência de nêutrons), mas são massivas o suficiente para superar a pressão de degenerescência de elétrons (que é o que impede as anãs brancas de colapso gravitacional).

Pensa-se que o ponto final na vida de estrelas massivas entre cerca de 10 e 25 massas solares seja uma supernova de colapso do núcleo que produz um remanescente condensado chamado estrela de nêutrons.

O limite de massa mais baixo para os progenitores das estrelas de nêutrons é razoavelmente bem conhecido e devido aos caminhos evolutivos seguidos pelas estrelas de diferentes massas. Abaixo de 10 massas solares, é provável que o núcleo da estrela atinja um estado degenerado por elétrons antes de conseguir fundir elementos como magnésio e silício para formar ferro. Um núcleo degenerado de elétrons pode suportar a estrela e o restante esfriará para sempre como uma anã branca.

Acima de 10 massas solares, a fusão nuclear continuará até os elementos do pico de ferro, além dos quais as reações de fusão seriam endotérmicas. A degeneração eletrônica é insuficiente para sustentar o núcleo da estrela e ela entra em colapso. Se o núcleo não for muito maciço, ou enquanto não houver muito material sobre o núcleo colapsado posteriormente, é possível que uma combinação de pressão de degeneração de nêutrons e a natureza repulsiva de forças nucleares de curto alcance possam apoiar o restante como uma estrela de nêutrons. O limite superior da massa do progenitor é incerto. Embora a massa do progenitor seja muito importante, também se pensa que o estado rotacional e o campo magnético do progenitor determinam o resultado.

Uma estrela de nêutrons é uma bola de 10 km de raio composta principalmente de nêutrons, mas possui uma crosta de material nuclear exótico e um interior fluido que também contém alguns prótons e nêutrons.

A conservação do momento angular determina que qualquer rotação que o núcleo da estrela massiva tivesse antes de entrar em colapso seja ampliado para uma estrela de nêutrons; então eles devem nascer como objetos de rotação extremamente rápida (o pulsar do caranguejo de 1000 anos gira 33 vezes por segundo).

A conservação do fluxo magnético também amplifica qualquer campo magnético ao redor, e os prótons supercondutores de rotação rápida aprimoram-no ainda mais, de modo que as estrelas de nêutrons nascem com campos magnéticos de superfície de 100 a 100 trilhões de Teslas.

A rotação rápida gera um enorme campo elétrico na superfície da estrela de nêutrons que pode arrancar partículas carregadas e lançá-las ao longo das linhas do campo magnético. Essas partículas perdem energia irradiando a radiação síncrotron e de curvatura que é aumentada e irradiada na direção direta.

Se os pólos magnéticos e de rotação estiverem desalinhados, isso pode, em orientações favoráveis, levar a um feixe de radiação varrendo a Terra como o de um farol. Este é um pulsar.

Pulsares não são eternos. A energia da radiação é finalmente alimentada a partir do giro do pulsar. O pulsar gira para baixo e, por razões ainda pouco compreendidas, o fenômeno desliga quando o período de rotação diminui para alguns segundos a 10 segundos.