di  -  martedì 13 settembre 2011

L’Universo è uno spazio pieno di meraviglie diverse. Si trova qualcosa per tutti i gusti, ma se volete veramente far colpo sulla vostra ragazza, vi consiglio di armarvi di una navetta spaziale e andare a 4000 anni luce da qui, a recuperare un diamante più o meno della taglia di Giove!

Ma cominciamo dall’inizio, parliamo delle stelle a neutroni, una famiglia molto particolare di stelle, cugine prime dei buchi neri.

Le stelle vivono grazie alla fusione nucleare, che genera energia e le mantiene in equilibrio gravitazionale. Quando il carburante finisce, gli strati più esterni della stella esplodono, dando luogo a una Supernova, una luminosissima esplosione. La parte centrale della stella, quando è abbastanza massiva collassa sotto la forza gravitazionale generata dalla propria massa.

Questo collasso può continuare fino alla creazione di un buco nero oppure, se la stella non è così massiva, ma aveva “solo”dalle 4 alle 8 volte la massa del nostro Sole, ad un certo punto si ferma, dando vita a una stella a neutroni. I nuclei vengono completamente disintegrati, liberando protoni, elettoni e neutroni.

Il collasso gravitazionale comprime circa 1,4 masse solari fino ad un diametro di circa 20 km (approssimativamente come la città di Roma), raggiungendo quindi una densità altissima. A questo punto avviene il fenomeno di cattura elettronica, per cui elettroni e protoni si combinano per creare neutroni. All’interno della stella, quindi, ecco che sopravvivono solo neutroni, da cui il nome.

Spesso, queste stelle sono caratterizzate da un elevato momento angolare, ovvero ruotano attorno al proprio asse molto velocemente. In particolare, quando questa rotazione è veramente molto alta ( dell’ordine di qualche frazione di secondo per effettuare una rotazione) la stella viene chiamata Pulsar. Il nome deriva dalla “pulsazione” che osserviamo dalla Terra quando l’asse di emissione è nella nostra direzione.

Molto spesso queste pulsar fanno parte di un sistema binario, questo perché l’altro membro della coppia cede massa alla stella a neutroni, che la acquisisce aumentando così il proprio momento angolare. Questo fenomeno è ben compreso, ma è più difficile capire come possano roteare così velocemente stelle solitarie, eppure esistono delle pulsars senza nessuna stella compagna. Una di queste è la pulsar PSR J1719-1438, a circa un ottavo della distanza tra noi e il centro della Galassia, a 4000 anni luce da noi. Appare nella costellazione del Serpente. Ricercatori provenienti dall’Australia, Italia, Germania, Gran Bretagna e Stati Uniti hanno usato diversi radiotelescopi (CSIRO Parkes, Lovell e Keck) per osservarla e comprenderne la fisica.

Hanno innanzi tutto notato che il periodo di emissione di questa pulsar è compatibile con la presenza di un partner, sebbene quest’ultimo non fosse visibile. Hanno quindi capito che si tratta di un pianeta. Solo osservando l’influenza gravitazionale del pianeta, gli astrofisici sono stati in grado di comprenderne molte caratteristiche. Innanzi tutto, il periodo dell’orbita attorno alla stella, di sole 2 ore e 10 minuti e, di conseguenza, la distanza tra i due oggetti: attorno ai 600,000 km, poco più del raggio del Sole. Poiché orbita così vicino alla propria stella, il pianeta non può essere più grande di 60 mila km, circa come Saturno (5 volte il raggio della Terra). Se fosse più grande, infatti, l’attrazione gravitazionale della stella a neutroni lo distruggerebbe. La massa del pianeta, però, risulta essere ben superiore a quella di Saturno, anzi, è praticamente come Giove.

Ecco quindi la ricostruzione della vita di questo pianeta da parte degli astrofisici che lo hanno studiato: si trattava, molto probabilmente, di una stella meno massiva della stella a neutroni, una così detta nana bianca. La stella a neutroni PSR J1719-1438 è molto particolare in quanto ha un periodo di rotazione veramente brevissimo: di pochi millisecondi. Questo fa immaginare uno scenario in cui l’attrazione gravitazionale della stella a neutoni era così forte che pian piano tutta la massa esterna della nana bianca è stata strappata via e risucchiata dalla stella a neutroni, lasciando la nana bianca “nuda”. Quello che è rimasto è un nucleo formato principalmente da carbonio e ossigeno. A causa dell’elevata densità, si trova probabilmente in stato cristallino, ecco quindi l’analogia con il diamante.

La scoperta, pubblicata sulla rivista Science di questo mese, è di particolare interesse in quanto descrive una situazione estremamente rara. Una stella a neutroni con un periodo di rotazione dell’ordine del millisecondo, che si sia “nutrita” di una nana bianca che ha poi lasciato come resto un pianeta è veramente una situazione particolare, che richiede che un insieme di condizioni vengano soddisfatte (masse e distanze devono essere quelle giuste). Pensare inoltre ai resti di una stella, le sue ultime reliquie, come a un pianeta di diamante, rende questa scoperta ancora più poetica.

17 Commenti »

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  • # 1
    Antonio Barba
     scrive: 

    Semplicemente fantastico :-)

  • # 2
    Giacomo
     scrive: 

    può essere che una pulsar apparentemente solitaria in realtà è accoppiata in modo invisibile a un buoco nero?

  • # 3
    Giacomo
     scrive: 

    ahem.. “buco” ^__^

  • # 4
    Tommy
     scrive: 

    Eleonora spero che tu continui a collaborare con questo portale per molto tempo, ormai passo solo per vedere se ci sono nuovi articoli scritti da te. Davvero complimenti per come riesci a rendere “semplici” argomenti così complessi.

  • # 5
    samuele
     scrive: 

    @Giacomo
    credo che l’influenza gravitazionale dell’ipotetico buco nero potrebbe essere ben superiore sulla pulsar e facilmente rilevabile

  • # 6
    MAtteo
     scrive: 

    Complimenti sei una donna con le contropalle!!!! mitica!!1 sempre articoli al top

  • # 7
    Shin_Shishi
     scrive: 

    La storia che un diamante è per sempre è una bugia colossale, in quanto fatto di Carbonio purissimo, il diamante brucia benissimo ! Ah non fate esperimenti a casa con gli anelli di mamme, nonne e zie perché non rimborso nessuno, una volta che il diamante è andato… in fumo !

  • # 8
    Cesare Di Mauro
     scrive: 

    @Eleonora: immagino che se una stella di neutroni riuscisse in quale modo ad assorbire tanta materia da qualche altra stella / pianeta, potrebbe collassare e diventare un buco nero, giusto?

  • # 9
    v43
     scrive: 

    charles stross: a deepness in the sky

  • # 10
    v43
     scrive: 

    beh ora ho letto l’articolo e a dire il vero quel romanzo c’entra poco. ma ve lo consiglio vivamente lo stesso =)

    bell’articolo Eleonora

  • # 11
    pleg
     scrive: 

    Si’ si’ consiglio vivamente anch’io! :)
    Per chi non l’avesse letto, c’e’ un pianeta con un asteroide di diamante puro intorno :)

    Cmq, ritengo “A fire upon the deep” superiore…

  • # 12
    Marco
     scrive: 

    “Il collasso gravitazionale comprime circa 1,4 masse solari”

    Quell’1.4 è il limite di Chandrasekhar? Non capisco perché mi sembra un po’ fuorviante, dato che hai parlato esclusivamente di stelle che escono dalla sequenza principale.

    @Cesare
    “potrebbe collassare e diventare un buco nero, giusto”

    Esatto, potrebbe. Potrebbe anche esplodere (in caso di un collasso rapido), potrebbe banalmente solo aumentare la propria massa, o diventare una stella di quark o qualche altra forma di materia degenere che magari abbia una proprietà particolare che consenta di contrastare la spinta gravitazionale.
    In genere la definizione di buco nero è data solamente dalla velocità di fuga (superiore a quella della luce).

  • # 13
    Antonio Barba
     scrive: 

    io ho ancora la mascella spalancata dalla velocità di rotazione di pochi millisecondi di quella pulsar… con un periodo di rotazione di 50ms, una stella di neutroni da 20Km di diametro, avrebbe una velocità lineare all’equatore di quasi 1300 Km/s O_o”

  • # 14
    ziozetti
     scrive: 

    Scoperto un pianeta fatto di diamante. Non ci nasce niente.
    Spinoza.it

  • # 15
    Eleonora Presani (Autore del post)
     scrive: 

    @ziozetti

    Ecco, giusto! Anche per rispondere a chi si lamentava della scarsità di poesia nella scienza…. :-)

    @Marco
    non capisco il tuo dubbio: le stelle con massa inferiore al limite di Chandrashekar muoiono in maniera “stabile” diventando nane bianche, quelle con massa superiore diventano stelle a neutroni o buchi neri. Non ho fatto alcun riferimento alla sequenza principale.

  • # 16
    Marco
     scrive: 

    @Eleonora
    Era tutto quel paragrafo che non mi era ben chiaro (a rileggerlo nemmeno adesso) ma ora ho capito: in effetti è relativo alla stella di neutroni con la minor massa possibile (quell’1.4 sembra buttato lì a caso invece è un valore ben preciso).

  • # 17
    Marco
     scrive: 

    “velocità di rotazione di pochi millisecondi di quella pulsar”

    E doveva ruotare rapidamente anche prima del collasso: se non ho sbagliato i conti ad esempio se riducessimo il diametro del Sole a 20Km, per la legge di conservazione del momento angolare il tempo di rotazione si ridurrebbe a circa 37 secondi.

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