Stelle di neutroni: Definizione e fatti
Le stelle di neutroni sono oggetti stellari di dimensioni cittadine con una massa circa 1,4 volte quella del sole. Nati dalla morte esplosiva di altre stelle più grandi, questi minuscoli oggetti hanno un bel pugno. Diamo uno sguardo a quello che sono, come si formano, e come variano.
Una fenice stellare
Quando stelle da quattro a otto volte più massicce del sole esplodono in una violenta supernova, i loro strati esterni possono esplodere in un display spesso spettacolare, lasciando dietro di sé un piccolo nucleo denso che continua a collassare., La gravità preme il materiale su se stessa così strettamente che protoni ed elettroni si combinano per creare neutroni, dando il nome di “stella di neutroni.”
Le stelle di neutroni racchiudono la loro massa all’interno di un diametro di 20 chilometri (12,4 miglia). Sono così denso che un singolo cucchiaino peserebbe un miliardo di tonnellate-supponendo che in qualche modo è riuscito a intoppo un campione senza essere catturato dalla forte attrazione gravitazionale del corpo. In media, la gravità su una stella di neutroni è 2 miliardi di volte più forte della gravità sulla Terra., Infatti, è abbastanza forte per piegare in modo significativo la radiazione dalla stella in un processo noto come lente gravitazionale, permettendo agli astronomi di vedere alcuni del lato posteriore della stella.
La potenza della supernova che l’ha generata conferisce alla stella una rotazione estremamente rapida, facendola ruotare più volte in un secondo. Le stelle di neutroni possono ruotare fino a 43.000 volte al minuto, rallentando gradualmente nel tempo.,
Se una stella di neutroni fa parte di un sistema binario sopravvissuto all’esplosione mortale della sua supernova (o se ha catturato un compagno di passaggio), le cose possono diventare ancora più interessanti. Se la seconda stella è meno massiccia del sole, tira la massa dalla sua compagna in un lobo di Roche, una nube di materiale simile a un palloncino che orbita attorno alla stella di neutroni. Stelle Companion fino a 10 volte la massa del sole creano trasferimenti di massa simili che sono più instabili e non durano più a lungo.,
Le stelle più di 10 volte più massicce del sole trasferiscono materiale sotto forma di vento stellare. Il materiale scorre lungo i poli magnetici della stella di neutroni, creando pulsazioni a raggi X mentre viene riscaldato.
Nel 2010, circa 1.800 pulsar erano state identificate attraverso il rilevamento radio, con altre 70 trovate dai raggi gamma. Alcune pulsar hanno persino pianeti in orbita attorno a loro-e alcuni possono trasformarsi in pianeti.
Tipi di stelle di neutroni
Alcune stelle di neutroni hanno getti di materiali che fuoriescono da esse quasi alla velocità della luce., Come questi raggi pan passato Terra, lampeggiano come la lampadina di un faro. Gli scienziati li chiamavano pulsar dopo il loro aspetto pulsante. Le pulsar normali ruotano tra 0,1 e 60 volte al secondo, mentre le pulsar milliseconde possono risultare fino a 700 volte al secondo.
Quando le pulsar a raggi X catturano il materiale che scorre da compagni più massicci, quel materiale interagisce con il campo magnetico per produrre fasci ad alta potenza che possono essere visti nello spettro radio, ottico, a raggi X o gamma., Poiché la loro fonte di alimentazione principale proviene dal materiale del loro compagno, sono spesso chiamati “pulsar ad accrescimento.”Pulsar Spin-powered” sono guidati dalla rotazione stelle, come elettroni ad alta energia interagiscono con il campo magnetico della pulsar sopra i loro poli. Le giovani stelle di neutroni prima che si raffreddino possono anche produrre impulsi di raggi X quando alcune parti sono più calde di altre.
Come materiale all’interno di una pulsar accelera all’interno della magnetosfera di una pulsar, la stella di neutroni produce emissione di raggi gamma. Il trasferimento di energia in queste pulsar a raggi gamma rallenta lo spin della stella.,
Lo sfarfallio delle pulsar è così prevedibile che i ricercatori stanno considerando di utilizzarle per la navigazione spaziale.
“Alcune di queste pulsar millisecondi sono estremamente regolari, regolari come un orologio”, Keith Gendreau del Goddard Space Flight Center della NASA nel Maryland, ha detto ai membri della stampa nel 2018.
“Usiamo queste pulsar allo stesso modo in cui usiamo gli orologi atomici in un sistema di navigazione GPS”, ha detto Gendreau.
La stella di neutroni media vanta un potente campo magnetico., Campo magnetico della Terra è di circa 1 gauss, e il sole è di circa poche centinaia di gauss, secondo l”astrofisico Paul Sutter. Ma una stella di neutroni ha un campo magnetico di trilioni di gauss.
Le magnetar hanno campi magnetici mille volte più forti della stella di neutroni media. Il trascinamento risultante fa sì che la stella richieda più tempo per ruotare.
“Questo mette i magnetar nel posto n.1, campioni in carica nella competizione universale “strongest magnetic field””, ha detto Sutter. “I numeri ci sono, ma è difficile avvolgere il nostro cervello intorno a loro.,”
Questi campi devastano i loro ambienti locali, con atomi che si estendono in barre sottili vicino ai magnetar. Le stelle dense possono anche guidare raffiche di radiazioni ad alta intensità.
“Avvicinati troppo a uno (diciamo, entro 1.000 chilometri, o circa 600 miglia), e i campi magnetici sono abbastanza forti da sconvolgere non solo la tua bioelettricità — rendendo i tuoi impulsi nervosi esilaranti inutili — ma la tua struttura molecolare”, ha detto Sutter. “Nel campo di una magnetar, ci si dissolve.,”
Stelle che si infrangono
Come le stelle normali, due stelle di neutroni possono orbitare l’un l’altro. Se sono abbastanza vicini, possono anche spirale verso l’interno al loro destino in un intenso fenomeno noto come “kilonova.,”
La collisione di due stelle di neutroni ha fatto sentire le onde ” in tutto il mondo nel 2017, quando i ricercatori hanno rilevato onde gravitazionali e luce provenienti dallo stesso smashup cosmico. La ricerca ha anche fornito la prima prova solida che le collisioni neutroni-stelle sono la fonte di gran parte dell”oro dell” universo, platino e altri elementi pesanti.
“L’origine degli elementi chimici più pesanti dell’universo ha sconcertato la comunità scientifica per un periodo piuttosto lungo”, ha detto Hans-Thomas Janka, uno scienziato senior presso MPA, in una dichiarazione., “Ora, abbiamo la prima prova osservazionale per le fusioni di stelle di neutroni come fonti; infatti, potrebbero essere la fonte principale degli elementi del processo r”, che sono elementi più pesanti del ferro, come l’oro e il platino.
La potente collisione rilasciò enormi quantità di luce e creò onde gravitazionali che si incresparono attraverso l’universo. Ma quello che è successo ai due oggetti dopo il loro smashup rimane un mistero.,
“In realtà non sappiamo cosa sia successo agli oggetti alla fine”, ha detto David Shoemaker, ricercatore senior del MIT e portavoce della collaborazione scientifica LIGO, in una conferenza stampa del 2017. “Non sappiamo se si tratta di un buco nero, una stella di neutroni o qualcos’altro.”
Si pensa che le osservazioni siano le prime di molte a venire.,
“Ci aspettiamo che presto si osservino più fusioni di stelle di neutroni e che i dati osservazionali di questi eventi rivelino di più sulla struttura interna della materia”, ha detto in una nota l’autore principale dello studio Andreas Bauswein, dell’Istituto di studi teorici di Heidelberg in Germania.
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