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La curiosità del mese

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Ma quanto sei pesante!

La curiosità del mese di febbraio 2011 a cura di Tomaso Belloni


Fig. 1 - Immagine artistica stella di neutroni aperta.
Fig. 1 - Immagine artistica stella di neutroni aperta.

Spesso la tentazione di aprire un oggetto per vedere come sia fatto dentro è molto forte, ma non sempre è possibile farlo.
Figurarsi poi se l’oggetto è a migliaia di anni luce di distanza.
Stiamo parlando di una stella di neutroni, un oggetto della dimensione di una decina di chilometri e della massa paragonabile a quella del nostro sole.
Qualche mese fa è stata annunciata la misura precisa della massa di una stella di neutroni (in questo caso una pulsar): a differenza della solita massa superiore del 40% a quella del sole, questo particolare oggetto risulta avere una massa doppia di quella del sole. Una stella di neutroni pesante.

Fig. 2 - Immagine artistica della stella di neutroni di cui è stata misurata la massa. Crediti INAF.
Fig. 2 - Immagine artistica della stella di neutroni di cui è stata misurata la massa. Crediti INAF.

E allora?
Qui torniamo al voler sapere come le cose siano fatte al loro interno.
Una stella di neutroni non è una stella normale, ma un oggetto collassato.
Un cucchiaino da tè di materia neutronica "pesa" cento miliardi di chili!
Naturalmente ci sono teorie su come sia fatto all’interno un oggetto del genere, ma come si fa a sapere veramente quale teoria sia quella corretta?
Abbiamo due famiglie di teorie.
La prima dice che la stella di neutroni è fatta di neutroni, cioè di materia in qualche modo ancora normale.
In questo caso la stella di neutroni avrebbe una proprietà molto peculiare: al contrario degli oggetti normali, più massiccia è la stella, più sarebbe piccola.
Una palla di piombo due volte più massiva di un’altra è ovviamente più grande, una stella di neutroni è più piccola.
Se invece l’oggetto è molto più esotico ed è costituito da quark, particelle subnucleari che normalmente non si trovano liberi, allora la relazione fra massa e dimensione sarebbe quella solita.
Le teorie sono molto complicate ed evidentemente è impossibile andare a guardare dentro a una stella di neutroni.
Però queste teorie fanno una predizione molto particolare: data la massa di una stella di neutroni, prevedono quale debba essere il suo raggio.
Potendo misurare con precisione sia massa che raggio di un oggetto di questo tipo, possiamo vedere quale teoria sia quella corretta.
Il problema è che le masse si possono misurare con una certa precisione se la stella si trova in un sistema binario, ma come posso misurare il raggio di pochi chilometri di una stella lontana?
Vi sono molti modi con cui gli astronomi stanno cercando di ottenne questa misura del raggio e magari ne parleremo nella "curiosità" di un altro mese, ma non ci siamo ancora.
Qui entra in gioco la scoperta di una stella di neutroni molto massiccia. Molti modelli semplicemente non ce la fanno a prevedere una stella così massiccia.
In particolare quasi tutti i modelli "a quark" non ci riescono.
Questo rende la possibilità che le stelle di neutroni siano costituite da quark liberi molto più debole, anche se non si può scartarla completamente.
Per quello ci vuole una misura del raggio della stella.
Insomma, stiamo cominciando a guardare veramente dentro alle stelle di neutroni e a capire come sia fatta la materia a pressioni così alte da non poter essere riprodotta in laboratorio. Poi c’è il problema di come si sia formata una stella di neutroni così massiccia, ma questa è un’altra storia.

Per saperne di più

Una stella di neutroni da Guinness (da MEDIA INAF)
Massive neutron star is exactly that (dalla rivista naturenews.com - in inglese)

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