Credito d'immagine: ESA
Poco dopo il Big Bang, si è creduto che tutta la materia nell'Universo fosse stata suddivisa nei suoi componenti più piccoli. Usando il telescopio spaziale XMM-Newton, un team di astronomi sta tentando di calcolare la "compattezza" di diverse stelle di neutroni - per vedere se vanno oltre la densità della materia normale.
Una frazione di secondo dopo il Big Bang, tutta la minestra primordiale della materia nell'Universo è stata "spezzata" nei suoi componenti più fondamentali. Si pensava che fosse scomparso per sempre. Tuttavia gli scienziati sospettano fortemente che la zuppa esotica di materia disciolta possa ancora essere trovata nell'universo di oggi, nel nucleo di alcuni oggetti molto densi chiamati stelle di neutroni.
Con il telescopio spaziale XMM-Newton dell'ESA, ora sono più vicini a testare questa idea. Per la prima volta, XMM-Newton è stato in grado di misurare l'influenza del campo gravitazionale di una stella di neutroni sulla luce che emette. Questa misurazione fornisce una visione molto migliore di questi oggetti.
Le stelle di neutroni sono tra gli oggetti più densi nell'Universo. Imballano la massa del sole all'interno di una sfera di 10 chilometri di diametro. Un pezzo di stella di neutroni delle dimensioni di un cubo di zucchero pesa oltre un miliardo di tonnellate. Le stelle di neutroni sono i resti di stelle esplosive fino a otto volte più massicce del nostro Sole. Terminano la loro vita in un'esplosione di supernova e poi collassano sotto la loro stessa gravità. I loro interni possono quindi contenere una forma molto esotica di materia.
Gli scienziati ritengono che in una stella di neutroni, la densità e le temperature siano simili a quelle esistenti una frazione di secondo dopo il Big Bang. Partono dal presupposto che quando la materia è strettamente imballata come in una stella di neutroni, subisce importanti cambiamenti. Protoni, elettroni e neutroni? i componenti degli atomi - si fondono insieme. È possibile che persino i mattoni dei protoni e dei neutroni, i cosiddetti quark, vengano schiacciati insieme, dando origine a una specie di plasma esotico di materia "disciolta".
Come scoprirlo? Gli scienziati hanno trascorso decenni cercando di identificare la natura della materia nelle stelle di neutroni. Per fare questo, hanno bisogno di conoscere alcuni parametri importanti in modo molto preciso: se conosci la massa e il raggio di una stella, o la relazione tra loro, puoi ottenere la sua compattezza. Tuttavia, nessuno strumento è stato sufficientemente avanzato per eseguire le misure necessarie, fino ad ora. Grazie all'osservatorio XMM-Newton dell'ESA, gli astronomi sono stati per la prima volta in grado di misurare il rapporto massa / raggio di una stella di neutroni e ottenere i primi indizi sulla sua composizione. Questi suggeriscono che la stella di neutroni contiene materia normale, non esotica, sebbene non siano conclusive. Gli autori dicono che questo è un? Primo passo chiave? e continueranno con la ricerca.
Il modo in cui hanno ottenuto questa misurazione è il primo in osservazioni astronomiche ed è considerato un risultato enorme. Il metodo consiste nel determinare la compattezza della stella di neutroni in modo indiretto. L'attrazione gravitazionale di una stella di neutroni è immensa - migliaia di milioni di volte più forte della Terra. Questo fa perdere energia alle particelle di luce emesse dalla stella di neutroni. Questa perdita di energia è chiamata "spostamento rosso" gravitazionale. La misurazione di questo spostamento rosso da parte di XMM-Newton indicava la forza dell'attrazione gravitazionale e rivelava la compattezza della stella.
"Si tratta di una misura estremamente precisa che non avremmo potuto fare senza l'alta sensibilità di XMM-Newton e la sua capacità di distinguere i dettagli", afferma Fred Jansen, XMM-Newton Project Scientist dell'ESA.
Secondo l'autore principale della scoperta, Jean Cottam del Goddard Space Flight Center della NASA, “i tentativi di misurare lo spostamento verso il rosso gravitazionale furono fatti subito dopo che Einstein pubblicò la Teoria generale della relatività, ma nessuno era mai stato in grado di misurare il effetto in una stella di neutroni, dove doveva essere enorme. Questo è stato ora confermato. "
Fonte originale: comunicato stampa ESA
