Astronomia: raffigurazione sullo scontro di 2 stelle di neutroni

di Renato Sansone

Credit: Dana Berry, NASA

Il disegno qui in basso rappresenta un’illustrazione di un artista che raffigura due stelle di neutroni appena prima che si scontrino. Una stella di neutroniè una stella compatta il cui peso è sostenuto dalla pressione di neutroni liberi. Si tratta di una c.d. stella degenere. Le stelle di neutroni hanno una massa simile a quella del sole sebbene il loro raggio sia di qualche decina di chilometri, vale a dire un ordine di grandezza 70.000 volte inferiore. La loro massa è perciò impacchettata in un volume 70.000³ (circa 10¹⁴) volte più piccolo, e la densità media è quindi 10¹⁴ volte più alta. Tali valori di densità sono i più alti conosciuti e impossibili da riprodurre in laboratorio: a titolo esemplificativo, per riprodurre una densità pari a quella dell’oggetto in questione occorrerebbe comprimere una portaerei nello spazio occupato da un granello di sabbia. Si tratta di una densità simile a quella dei nuclei atomici, ma estesa per decine di chilometri. In effetti le stelle di neutroni possono essere considerate nuclei atomici giganti tenuti insieme dalla forza gravitazionale. A causa dell’altissima densità e delle piccole dimensioni, una stella di neutroni possiede un campo gravitazionale superficiale cento miliardi (10¹¹) di volte più intenso di quello della Terra. Una delle misure di un campo gravitazionale è la sua velocità di fuga, cioè la velocità che un oggetto deve avere per potergli sfuggire. Sulla superficie terrestre essa è di circa 11 km/s, mentre su quella di una stella di neutroni si aggira intorno ai 100.000 km/s, cioè un terzo della velocità della luce. Le stelle di neutroni sono uno dei possibili stadi

finali dell’evoluzione stellare, e sono quindi a volte chiamate stelle morte o cadaveri stellari. Si formano nelle esplosioni di supernova, come il residuo collassato di una stella di grande massa (nelle supernovae di tipo II o Ib), o come il residuo di una nana bianca (nelle supernovae di tipo Ia; ipotesi oggi controversa). Una tipica stella di neutroni ha un diametro di 20 chilometri, ha una massa minima di 1,4 volte quella del Sole (altrimenti sarebbe rimasta una nana bianca), e una massima di 3 volte quella del Sole (altrimenti collasserebbe in un buco nero). La loro rotazione è spesso molto rapida: la maggior parte delle stelle di neutroni ruota con periodi da 1 a 30 secondi, ma esistono alcune che arrivano a pochi millesimi di secondo. La materia alla loro superficie è composta da nuclei ordinari ionizzati. Cominciando a scendere, si incontrano nuclei con quantità sempre più elevate di neutroni. Questi nuclei decadrebbero rapidamente in condizioni normali, ma sono tenuti stabili dall’enorme pressione. Ancora più in profondità, si trova una soglia sotto la quale i neutroni liberi si separano dai nuclei e hanno un’esistenza indipendente. In questa regione si trovano nuclei, elettroni liberi, e neutroni liberi. I nuclei diventano sempre di meno andando verso il centro, mentre la percentuale di neutroni aumenta. La natura esatta della materia superdensa che si trova al centro non è ancora ben compresa. Alcuni ricercatori si riferiscono ad essa come ad una sostanza teorica, il neutronio. Potrebbe essere una mistura superfluida di neutroni con tracce di protoni ed elettroni, potrebbero essere presenti particelle di alta energia come pioni e kaoni, e altri speculano di materia composta da quark subatomici. Finora le osservazioni non hanno né confermato né escluso questi stati “esotici” della materia. Tuttavia, esaminando le curve di raffreddamento di alcune stelle di neutroni conosciute, sembrerebbe confermata l’ipotesi di stati superfluidi (e anche superconduttivi), almeno in alcune zone degli strati interni di tali astri. (Fonte Wikipedia)

Fonte: http://www.meteoweb.eu/