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La stella di neutroni che è quasi un buco nero

La stella di neutroni che è quasi un buco nero

Dopo i buchi neri, le stelle di neutroni sono gli oggetti più massicci che si conoscano. Nate in seguito al collasso del nucleo di una stella massiccia sono formate principalmente da neutroni mantenuti insieme dalla forza di gravità.

Per dare un’idea della densità di questi oggetti, basti pensare che una sola zolletta di zucchero costituita da materiale di stella di neutroni, qui sulla Terra, peserebbe 100 milioni di tonnellate. Sebbene astronomi e fisici abbiano stiano studiando questi oggetti da decenni, sono ancora molti i misteri da svelare sulla natura dei loro interni. Uno tra questi riguarda la linea di confine che separa le stelle di neutroni dai buchi neri: qual è il punto di non ritorno, il momento in cui la gravità vince sulla materia, dando vita a un buco nero?

Fino a oggi la massa massima osservata in una stella di neutroni era di 2,01 masse solari. Ora un team di astronomi della National Science Foundation (NSF) tramite il Green Bank Telescope (GBT) è riuscito a spostare l’asticella un po’ più alto, avvicinandosi di un altro passo al punto critico.

I ricercatori, membri del NANOGrav Physics Frontiers Center, hanno scoperto che la pulsar millisecondo in rapida rotazione chiamata J0740 + 6620, è la stella di neutroni più massiccia mai osservata. Essa racchiude 2,17 volte la massa del nostro Sole in una sfera di soli 30 chilometri di diametro. Un recente lavoro sulle onde gravitazionali osservate dall’interferometro Ligo, frutto della collisione di due stelle di neutroni,  suggerisce che 2,17 masse solari potrebbe essere un valore molto vicino al limite per cui un oggetto possa essere massiccio e compatto senza trasformarsi un buco nero.

Ma come sono riusciti a registrare questo dato? Le pulsar prendono il loro nome dai raggi gemelli di onde radio emessi dai poli magnetici. Questi raggi attraversano lo spazio in modo simile a un faro. Alcuni ruotano centinaia di volte al secondo. Poiché le pulsar ruotano ad altissima velocità e con regolarità, gli astronomi possono usarle come l’equivalente cosmico degli orologi atomici. Tale sistema di cronometraggio ultra preciso può aiutare gli astronomi a studiare la natura dello spaziotempo, a misurare le masse di oggetti stellari, oltre che a migliorare la comprensione della relatività generale.

Nel caso di questo sistema binario, l’orologio cosmico ha fornito agli astronomi un percorso per calcolare la massa delle due stelle. Mentre la pulsar ticchettante passa dietro alla nana bianca sua compagna, c’è un sottile ritardo (dell’ordine dei 10 milionesimi di secondo) nel tempo di arrivo dei segnali. Questo fenomeno è noto come “Ritardo Shapiro”. In sostanza, secondo la teoria generale della relatività di Einstein, la gravità della nana bianca deforma leggermente lo spazio che la circonda. Gli astronomi possono usare la quantità di quel ritardo per calcolare la massa della nana bianca. Una volta che la massa di uno dei corpi co-orbitanti è nota, è un processo relativamente semplice per determinare con precisione la massa dell’altro.

«Le stelle di neutroni hanno questo punto critico in cui le loro densità interne diventano così estreme che la forza di gravità travolge la capacità dei neutroni di resistere a un ulteriore collasso», ha affermato Scott Ransom, astronomo della NRAO e coautore del documento. «Ogni stella di neutroni “più massiccia” che troviamo ci avvicina all’identificazione di quel punto di ribaltamento e ci aiuta a capire la fisica della materia a queste densità da capogiro».

 

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