Sviluppando sofisticati modelli, un team di fisici della Goethe University di Francoforte ha effettuato rilevanti scoperte sulla struttura interna delle stelle di neutroni, oggetti estremamente compatti dove la materia raggiunge densità enormi: in un diametro di una grande città, infatti, queste stelle comprimono una massa anche superiore a quella del Sole.
Guidati dal Prof. Luciano Rezzolla dell’Istituto di Fisica Teorica, i ricercatori hanno scoperto che le stelle di neutroni, ossia ciò che rimane dopo la morte di stelle massicce, sono paragonabili a delle cosmiche praline di cioccolato: a seconda della loro massa, esse si presentano in due ‘assortimenti’ con diversa morbidezza o rigidità sia del nucleo sia del mantello.
La ricerca, i cui risultati sono pubblicati in due diversi articoli su The Astrophysical Journal Letters, mostra che le stelle di neutroni ‘leggere’, con masse inferiori a circa 1,7 masse solari, sono caratterizzate da un mantello morbido e un nucleo rigido, mentre le stelle di neutroni ‘pesanti’, quindi con masse superiori a 1,7 masse solari, hanno al contrario un mantello rigido e un nucleo morbido.
«Questo risultato è molto interessante perché ci dà una misura diretta di quanto possa essere comprimibile il centro delle stelle di neutroni – spiega il Prof. Luciano Rezzolla – Le stelle di neutroni apparentemente si comportano un po’ come le praline di cioccolato: le stelle leggere assomigliano a quei cioccolatini che hanno una nocciola al centro circondata da un cioccolato morbido, mentre le stelle pesanti possono essere considerate più come quei cioccolatini in cui uno strato duro contiene un ripieno morbido».
La scoperta è stata effettuata attraverso modelli che hanno simulato le condizioni estreme all’interno delle stelle di neutroni, sfruttando milioni di diverse equazioni di stato, ossia la descrizione della materia e delle sue proprietà sotto un determinato insieme di condizioni fisiche. Tali equazioni devono soddisfare i vincoli posti dai dati ottenuti sia dalla fisica nucleare teorica sia dalle osservazioni astronomiche.
Fondamentale per i ricercatori è stata la velocità di propagazione delle onde sonore, le quali si propagano in un oggetto più o meno velocemente in base alla rigidità o alla morbidezza della materia che attraversano.
Dai modelli è emerso, inoltre, che le stelle di neutroni hanno probabilmente un raggio di soli 12 km indipendentemente dalla loro massa, rivelando anche ulteriori proprietà precedentemente non spiegate.
«Il nostro ampio studio numerico non solo ci permette di fare previsioni sui raggi e sulle masse massime delle stelle di neutroni – afferma il coautore Christian Ecker, fisico dell’Istituto di Fisica Teorica della Goethe University – ma anche di stabilire nuovi limiti sulla loro deformabilità in sistemi binari, cioè su quanto fortemente si distorcano a vicenda attraverso i loro campi gravitazionali».
Immagine in evidenza: illustrazione artistica che mostra come le stelle di neutroni pesanti abbiano un mantello rigido e un nucleo morbido, mentre le stelle di neutroni leggere presentano un mantello morbido e un nucleo rigido, come diverse praline di cioccolato. Crediti: Peter Kiefer & Luciano Rezzolla
