Le stelle di neutroni sono state classificate come "non morti" ... vere stelle di zombi. Nascono quando una massiccia stella collassa sotto la sua gravità e i suoi strati esterni vengono fatti esplodere in lungo e in largo, superando un miliardo di soli, in un evento di supernova. Ciò che rimane è un cadavere stellare ... un nucleo di densità inconcepibile ... in cui un cucchiaino peserebbe circa un miliardo di tonnellate sulla Terra. Come studieremmo una tale curiosità? La NASA ha proposto una missione chiamata Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER) per rilevare lo zombi e permetterci di vedere nel cuore oscuro di una stella di neutroni.
Il nucleo di una stella di neutroni è piuttosto incredibile. Nonostante abbia spazzato via gran parte del suo esterno e fermato la fusione nucleare, irradia ancora calore dall'esplosione ed emana un campo magnetico che fa ribaltare le squame. Questa intensa forma di radiazione causata dal collasso del nucleo misura oltre un trilione di volte più forte del campo magnetico terrestre. Se non pensi che sia impressionante, pensa alle dimensioni. Inizialmente la stella avrebbe potuto avere un diametro di trilioni di miglia o più, ma ora è compressa alle dimensioni di una città media. Ciò rende una stella di neutroni una piccola dinamo - capace di condensare la materia in se stessa a oltre 1,4 volte il contenuto del Sole, o almeno 460.000 Terre.
"Una stella di neutroni è proprio alla soglia della materia in quanto può esistere - se diventa più densa, diventa un buco nero", afferma il dottor Zaven Arzoumanian del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland. "Non abbiamo modo di creare interni di stelle di neutroni sulla Terra, quindi ciò che accade alla materia sotto una pressione così incredibile è un mistero - ci sono molte teorie su come si comporta. Il più vicino che arriviamo a simulare queste condizioni è negli acceleratori di particelle che distruggono gli atomi quasi alla velocità della luce. Tuttavia, queste collisioni non sono un sostituto esatto: durano solo una frazione di secondo e generano temperature che sono molto più alte di ciò che è dentro le stelle di neutroni ".
Se approvata, la missione NICER sarà lanciata entro l'estate del 2016 e collegata in modo robotico alla Stazione Spaziale Internazionale. Nel settembre 2011, la NASA ha selezionato NICER per lo studio come una potenziale missione di opportunità Explorer. La missione riceverà $ 250.000 per condurre uno studio di concetto di implementazione di 11 mesi. Sono state selezionate cinque proposte di Mission of Opportunity tra 20 proposte. A seguito di studi dettagliati, la NASA prevede di selezionare per lo sviluppo una o più delle cinque proposte Mission of Opportunity nel febbraio 2013.
Cosa farà NICER? Prima di tutto, una serie di 56 telescopi raccoglierà informazioni sui raggi X da un neutrone con poli magnetici e punti caldi. È da queste aree che le nostre stelle zombi rilasciano raggi X e mentre ruotano creano un impulso di luce, da cui il termine "pulsar". Quando la stella di neutroni si restringe, gira più velocemente e la gravità intensa che ne risulta può estrarre materiale da una stella in orbita stretta. Alcune di queste pulsar ruotano così velocemente da raggiungere velocità di diverse centinaia di rotazioni al secondo! Ciò che gli scienziati stanno desiderando di capire è come la materia si comporta all'interno di una stella di neutroni e “fissa la corretta equazione di stato (EOS) che descrive più accuratamente come la materia risponde all'aumento della pressione. Attualmente, ci sono molti EOS suggeriti, ognuno dei quali propone che la materia possa essere compressa da quantità diverse all'interno delle stelle di neutroni. Supponiamo di avere due sfere della stessa misura, ma una era di schiuma e l'altra di legno. Potresti spremere la palla di schiuma fino a una dimensione inferiore a quella di legno. Allo stesso modo, una EOS che dice che la materia è altamente comprimibile predirà una stella di neutroni più piccola per una data massa di una EOS che dice che la materia è meno comprimibile. "
Ora tutto ciò che NICER dovrà fare è aiutarci a misurare la massa di una pulsar. Una volta determinato, possiamo ottenere un EOS corretto e svelare il mistero di come la materia si comporta in condizioni di gravità intensa. "Il problema è che le stelle di neutroni sono piccole e troppo lontane per consentire la misurazione diretta delle loro dimensioni", afferma Keith Gendreau, NASA Goddard, investigatore principale della NICER. "Tuttavia, NICER sarà la prima missione che ha abbastanza sensibilità e risoluzione temporale per capire indirettamente le dimensioni di una stella di neutroni. La chiave è misurare con precisione quanto cambia la luminosità dei raggi X mentre ruota la stella di neutroni. "
Quindi cos'altro fa la nostra stella zombi che è impressionante? A causa della loro estrema gravità in un volume così piccolo, distorcono lo spazio / tempo secondo la teoria della relatività generale di Einstein. È questo "ordito" spaziale che consente agli astronomi di rivelare la presenza di una stella compagna. Produce anche effetti come uno spostamento orbitale chiamato precessione, permettendo alla coppia di orbitare l'una attorno all'altra causando onde gravitazionali e producendo energia orbitale misurabile. Uno degli obiettivi di NICER è rilevare questi effetti. L'ordito stesso consentirà alla squadra di determinare le dimensioni della stella di neutroni. Come? Immagina di spingere il tuo dito in un materiale elastico, quindi immagina di spingerti contro con tutta la mano. Più piccola è la stella di neutroni, più deformerà lo spazio e la luce.
Qui le curve di luce diventano molto importanti. Quando gli hotspot di una stella di neutroni sono allineati con le nostre osservazioni, la luminosità aumenta quando si ruota in vista e si attenua mentre ruota lontano. Ciò si traduce in una curva leggera con onde grandi. Ma quando lo spazio è distorto ci è permesso di vedere intorno alla curva e vedere il secondo hotspot, risultando in una curva leggera con onde più lisce e più piccole. Il team ha modelli che producono “curve di luce uniche per le varie dimensioni previste da diversi EOS. Scegliendo la curva della luce che meglio corrisponde a quella osservata, otterranno la corretta EOS e risolveranno l'enigma della materia ai margini dell'oblio. ”
E dai vita alle stelle zombi ...
Fonte originale della storia: NASA Mission News.
