28 ottobre 2010

Stelle di neutroni: la più grande è a 3000 anni luce (L'Unione Sarda, 28 ottobre 2010)

unione sarda cultura 28 ottobre 2010 La scoperta, a 3000 anni luce dalla Terra, della stella di neutroni più pesante mai osservata, costringerà a rivedere alcuni modelli teorici sulla composizione interna di questo tipo di corpi celesti. La ricerca, pubblicata su “Nature”, è frutto delle osservazioni condotte da un gruppo di ricerca statunitense guidato dall'astrofisico Paul Demorest, del National Radio Astronomy Observatory di Charlottesville, in Virginia. La stella fa parte di un sistema binario denominato PSR J1614-2230 formato da una stella di neutroni e da una nana bianca.
Le stelle di neutroni si formano durante le fasi finali dell'evoluzione di una stella con massa doppia o tripla rispetto a quella del Sole. Dopo aver esaurito il combustibile nucleare, la stella si contrae bruscamente, sotto la propria spinta gravitazionale, mentre gli strati esterni si espandono. Il collasso è così violento che all'interno della stella di neutroni i nuclei atomici si sgretolano e i protoni si fondono con gli elettroni. Si forma un “mare” di neutroni a densità altissima: un cucchiaino della materia che compone le stelle di neutroni potrebbe arrivare a pesare 100 milioni di tonnellate. In particolare le stelle di neutroni in rotazione sono chiamate pulsar.
La scoperta delle pulsar, avvenuta nel 1967, ha confermato l'esistenza di stati della materia che fino a quel momento erano stati solo ipotizzati in quanto impossibili da riprodurre in laboratorio a causa delle alte energie necessarie. Le pulsar sono utilizzate per studiare un'ampia gamma di problemi: dalla fisica gravitazionale, alla cosmologia, fino alla sismologia delle stelle. In alcuni campi le pulsar sono gli unici strumenti noti per studiare ambienti fisici in condizioni estreme. Una pulsar inclusa in un sistema binario rappresenta un eccellente laboratorio per verificare le previsioni della relatività generale di Einstein.
La stella di neutroni studiata dai ricercatori americani è una pulsar che ruota sul proprio asse 317 volte al secondo. Per misurare la sua massa è stato usato un effetto previsto dalla Relatività Generale: il Ritardo di Shapiro. Le pulsazioni delle pulsar giungono sulla Terra più tardi a causa della curvatura dello spazio-tempo causata dall'avvicinamento tra le due stelle, quella di neutroni e la sua compagna, mentre orbitano l'una attorno all'altra. I ricercatori si aspettavano che la stella avesse una massa pari a 1,5 volte la massa solare, mentre le osservazioni hanno mostrato una massa del 20% più elevata: alta abbastanza da escludere gli attuali modelli sulla composizione di stelle di neutroni che prevedono anche particelle esotiche oltre ai neutroni.
«Queste differenze - sottolinea Paolo Esposito, ricercatore dell'Osservatorio astronomico e Istituto nazionale di Astrofisica di Cagliari - indicano quali strade escludere e quali invece perseguire da ora in poi per cercare di osservare meglio la composizione di questi oggetti. Dal punto di vista teorico questa scoperta aiuta a fare una scrematura tra i possibili modelli. Possiamo considerarlo come un grande passo avanti nell'individuare strade da abbandonare e altre su cui concentrarsi».
ANDREA MAMELI

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Nature 467, 1081-1083 (28 October 2010) A two-solar-mass neutron star measured using Shapiro delay P. B. Demorest, T. Pennucci, S. M. Ransom, M. S. E. Roberts & J. W. T. Hessels)
Shapiro

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