Trovata la stella di neutroni più imponente. È QUASI la stella di neutroni più massiccia che sia possibile
Stelle di neutroni sono lo stato finale di stelle massicce che hanno esaurito il loro carburante ed sono esplose come supernovae. C'è un limite superiore alla loro massa, perché una stella abbastanza massiccia non diventerà una stella di neutroni; diventerà un buco nero. Ma trovare quel limite di massa superiore, o punto critico, tra una stella che diventa un buco nero e una che diventa una stella di neutroni, è qualcosa su cui gli astronomi stanno ancora lavorando.
Ora una nuova scoperta degli astronomi che utilizzano la National Science Foundation (NSF) Telescopio Green Bank (GBT) hanno trovato la stella di neutroni più massiccia di sempre, mettendo a punto alcuni dati solidi sul cosiddetto punto di non ritorno.
Le stelle di neutroni sono fatte di materia ultra-densa. Sono strettamente compressi e sono gli oggetti più densi dell'Universo fatti di materia normale. (I buchi neri sono in realtà più densi, ma non sono normali.) Sono così densi, infatti, che un cubetto di zucchero di una stella di neutroni peserebbe circa cento milioni di tonnellate sulla Terra. E sono abbondanti: gli astronomi pensano che ce ne siano circa 100 milioni nella sola Via Lattea.
'Questi oggetti delle dimensioni di una città sono essenzialmente enormi nuclei atomici'.
Grato Cromartie, autore principale, studente laureato presso l'Università della Virginia, membro del National Radio Astronomy Observatory a Charlottesville, Virginia.
I ricercatori dietro questa scoperta sono membri del NANOGrav Physics Frontiers Center . La stella che hanno scoperto è in rapida rotazione premere , il più massiccio mai misurato. Si chiama J0740+6620 ed è 2,17 volte più massiccio del nostro Sole. E tutta quella massa è incastrata in una minuscola sfera di soli 30 km di diametro.
Secondo la nostra comprensione di questi tipi di stelle, questa stella di neutroni è massiccia e compatta quanto può essere una stella prima di collassare in un buco nero. Secondo LIGO , (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory) e le onde gravitazionali osservate dalla fusione di stelle di neutroni, 2,17 volte la massa del Sole potrebbe essere il limite superiore.
'Le stelle di neutroni sono tanto misteriose quanto affascinanti', ha detto Thankful Cromartie, uno studente laureato presso l'Università della Virginia e ricercatore di Grote Reber presso il National Radio Astronomy Observatory di Charlottesville, in Virginia. “Questi oggetti delle dimensioni di una città sono essenzialmente enormi nuclei atomici. Sono così massicci che i loro interni assumono proprietà strane. Trovare la massa massima consentita dalla fisica e dalla natura può insegnarci molto su questo regno altrimenti inaccessibile dell'astrofisica”.
La stella di neutroni che hanno scoperto è in una coppia binaria ed è anche una pulsar. Entrambi questi fatti hanno permesso al team di misurare la sua massa.
Illustrazione artistica di una pulsar, con fasci di onde radio provenienti dai suoi poli magnetici. Credito immagine: NASA/S. Pineault, DRAO
Le pulsar emettono raggi di radiazione elettromagnetica dai loro poli magnetici. Queste onde radio attraversano lo spazio mentre la stella ruota. Alcuni di essi possono ruotare molto rapidamente, centinaia di volte al secondo. A causa della loro velocità e della loro regolarità predittiva, possono essere utilizzati come orologi atomici . Gli astronomi possono usarli per misurare le masse degli oggetti nello spazio.
L'altra stella in questa coppia binaria è a Nana bianca . Le due stelle sono quasi di taglio viste dalla Terra, che ha creato una sorta di laboratorio naturale per misurare la massa di J0740+6620.
Per prima cosa misurano la massa della stella nana bianca compagna. La nana bianca e la pulsar orbitano attorno a un centro di gravità comune. Mentre la pulsar emette le sue onde radio e la nana bianca si sposta tra la Terra e la pulsar, l'attrazione gravitazionale della nana bianca esercita una piccola forza gravitazionale sulle onde radio, costringendole a viaggiare un po' più lontano. Questo si chiama Ritardo Shapiro .
Misurando quel ritardo, possono trovare la massa della nana bianca compagna. Gli astronomi possono misurare la massa complessiva della coppia binaria, quindi sottraendo la massa della compagna nana bianca si ottiene la massa della stella di neutroni.
'L'orientamento di questo sistema stellare binario ha creato un fantastico laboratorio cosmico', ha affermato Scott Ransom, astronomo della NRAO e coautore dello studio. “Le stelle di neutroni hanno questo punto di svolta in cui le loro densità interne diventano così estreme che la forza di gravità travolge persino la capacità dei neutroni di resistere a un ulteriore collasso. Ogni stella di neutroni 'più massiccia' che troviamo ci avvicina all'identificazione di quel punto critico e ci aiuta a comprendere la fisica della materia a queste densità sbalorditive'.
Rappresentazione artistica dell'impulso di una stella di neutroni massiccia ritardato dal passaggio di una nana bianca tra la stella di neutroni e la Terra. Attestazione: BSaxton, NRAO/AUI/NSF
Il punto di svolta, o massa massima che può avere una stella di neutroni, è solo una delle incognite nelle stelle di neutroni. Gli astrofisici hanno anche domande sull'esatta natura della materia in quelle stelle. Gli scienziati pensano che quando una stella di neutroni viene compressa, gli elettroni ei protoni vengono schiacciati insieme in neutroni e neutrini. I neutrini viaggiano nello spazio, lasciando solo neutroni.
Ci sono probabilmente strati strutturati in una stella di neutroni, a causa dell'estrema gravità. Questi strati hanno probabilmente composizioni e densità diverse. Gli scienziati pensano che il materiale più forte dell'Universo, quello che chiamano ' pasta nucleare ”, si trova nelle profondità della crosta delle stelle di neutroni. Ma per ora, comunque, non c'è davvero modo di saperlo. Tutto ciò che gli scienziati possono fare è eliminare le stelle di neutroni e vedere dove le portano le prove.
Sezione trasversale di una stella di neutroni. Credito: Wikipedia Commons/Robert Schulze
Questi risultati sono in un nuovo articolo pubblicato sulla rivista scientifica Nature Astronomy. Il titolo del documento è ' Misure relativistiche del ritardo di Shapiro di una pulsar estremamente massiccia al millisecondo . '
Di più:
- Carta: Misure relativistiche del ritardo di Shapiro di una pulsar estremamente massiccia al millisecondo
- Comunicato stampa: La stella di neutroni più massiccia mai rilevata, quasi troppo grande per esistere
- Universo oggi: Dentro la crosta di stelle di neutroni, c'è pasta nucleare; la sostanza più difficile conosciuta nell'universo