Le stelle di neutroni sono i resti di stelle giganti che sono morte in un'esplosione infuocata nota come supernova. Dopo tale esplosione, i nuclei di queste ex stelle si compattano in un oggetto ultra-denso con la massa del sole racchiusa in una palla delle dimensioni di una città.
Come si formano le stelle di neutroni?
Le stelle ordinarie mantengono la loro forma sferica perché la gravità pesante della loro gigantesca massa cerca di spingere il loro gas verso un punto centrale, ma è bilanciata dall'energia della fusione nucleare nei loro nuclei, che esercita una pressione esterna, secondo la NASA. Alla fine della loro vita, le stelle che sono tra le quattro e le otto volte la massa del sole bruciano attraverso il loro combustibile disponibile e le loro reazioni di fusione interna cessano. Gli strati esterni delle stelle collassano rapidamente verso l'interno, rimbalzando sul nucleo spesso e poi esplodendo di nuovo come una supernova violenta.
Ma il nucleo denso continua a collassare, generando pressioni così elevate che i protoni e gli elettroni vengono uniti in neutroni, così come le particelle leggere chiamate neutrini che fuggono nell'universo distante. Il risultato finale è una stella la cui massa è pari al 90% di neutroni, che non può essere più stretta, e quindi la stella di neutroni non può più abbattere.
Caratteristiche di una stella di neutroni
Gli astronomi hanno teorizzato per la prima volta l'esistenza di queste bizzarre entità stellari negli anni '30, poco dopo la scoperta del neutrone. Ma non è stato fino al 1967 che gli scienziati avevano in realtà buone prove per le stelle di neutroni nella realtà. Uno studente laureato di nome Jocelyn Bell all'Università di Cambridge in Inghilterra notò strani impulsi nel suo radiotelescopio, arrivando così regolarmente che all'inizio pensò che potessero essere un segnale da una civiltà aliena, secondo l'American Physical Society. I modelli si sono rivelati non essere E.T. ma piuttosto radiazioni emesse da stelle di neutroni che ruotano rapidamente.
La supernova che dà origine a una stella di neutroni impartisce molta energia all'oggetto compatto, facendolo ruotare sul suo asse tra 0,1 e 60 volte al secondo e fino a 700 volte al secondo. I formidabili campi magnetici di queste entità producono colonne di radiazione ad alta potenza, che possono spazzare via la Terra come fasci di faro, creando ciò che è noto come una pulsar.
Le proprietà delle stelle di neutroni sono completamente fuori dal mondo - un singolo cucchiaino di materiale a stella di neutroni peserebbe un miliardo di tonnellate. Se dovessi stare in qualche modo sulla loro superficie senza morire, sperimenteresti una forza di gravità 2 miliardi di volte più forte di quello che senti sulla Terra.
Il normale campo magnetico di una stella di neutroni potrebbe essere trilioni di volte più forte di quello terrestre. Ma alcune stelle di neutroni hanno campi magnetici ancora più estremi, mille o più volte la stella di neutroni media. Questo crea un oggetto noto come magnetar.
I terremoti sulla superficie di una magnetar - l'equivalente dei movimenti crostali sulla Terra che generano terremoti - possono rilasciare enormi quantità di energia. In un decimo di secondo, una magnetar potrebbe produrre più energia di quella emessa dal sole negli ultimi 100.000 anni, secondo la NASA.
Ricerca su stelle di neutroni
I ricercatori hanno preso in considerazione l'uso degli impulsi stabili e simili a quelli delle stelle di neutroni per facilitare la navigazione di veicoli spaziali, proprio come i raggi GPS aiutano a guidare le persone sulla Terra. Un esperimento sulla Stazione Spaziale Internazionale chiamato Station Explorer per la tecnologia dei tempi e della navigazione a raggi X (SEXTANT) è stato in grado di utilizzare il segnale delle pulsar per calcolare la posizione della ISS entro un raggio di 16 km.
Ma resta ancora molto da capire sulle stelle di neutroni. Ad esempio, nel 2019, gli astronomi hanno individuato la stella di neutroni più massiccia mai vista - con circa 2,14 volte la massa del nostro sole racchiusa in una sfera molto probabilmente larga circa 20 km. A queste dimensioni, l'oggetto è al limite in cui avrebbe dovuto collassare in un buco nero, quindi i ricercatori lo stanno esaminando attentamente per capire meglio la fisica dispari potenzialmente al lavoro che lo regge.
I ricercatori stanno inoltre acquisendo nuovi strumenti per studiare meglio la dinamica delle stelle di neutroni. Usando il Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), i fisici sono stati in grado di osservare le onde gravitazionali emesse quando due stelle di neutroni si girano e si scontrano. Queste potenti fusioni potrebbero essere responsabili della produzione di molti dei metalli preziosi che abbiamo sulla Terra, inclusi platino e oro, ed elementi radioattivi, come l'uranio.
