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stelle di neutroni

La fusione di due stelle di neutroni è stata osservata per la prima volta sia con le onde gravitazionali dagli interferometri Ligo e Virgo, sia con la radiazione elettromagnetica dai telescopi a terra e nello spazio scoprendo, tra l’altro, che in quegli eventi si formano elementi chimici pesanti, come oro e platino.

Determinante per l’identificazione del segnale gravitazionale e per la caratterizzazione della sorgente è stato il contributo italiano, con una grande partecipazione di strumenti e ricercatori coinvolti. Per la prima volta nella storia dell’osservazione dell’universo, è stata rivelata un’onda gravitazionale prodotta dalla fusione di due stelle di neutroni e captata, dalle onde radio fino ai raggi gamma, la radiazione elettromagnetica associata alla poderosa esplosione avvenuta durante il fenomeno.

È la prima volta che un evento cosmico viene osservato sia nelle onde gravitazionali che elettromagnetiche, avviando così l’era dell’astronomia gravitazionale, che estende notevolmente il nostro modo di “vedere” e “ascoltare” il cosmo. La scoperta è stata realizzata ancora una volta grazie alla sinergia tra i due Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (l’Osservatorio Ligo) negli Stati Uniti e al rivelatore Virgo di Cascina in Provincia di Pisa, abbinata alle osservazioni e alle indagini nella banda elettromagnetica ottenute da 70 telescopi a terra, tra cui Rem, Vst, Vlt, e osservatori spaziali, come Fermi e Integral, Swift, Chandra, Hubble, che hanno permesso di caratterizzare in modo chiaro l’origine dell’onda.

L’Italia è tra i protagonisti a livello mondiale di questo straordinario risultato con l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn), che ha fondato il rivelatore per onde gravitazionali Virgo, l’Istituto Nazionale di Astrofisica (Inaf), che ha “fotografato” e quindi riconosciuto e caratterizzato, tra i primi al mondo con strumenti da terra e dallo spazio, la sorgente denominata AT2017gfo, e l’Agenzia Spaziale Italiana (Asi) che partecipa con missioni dedicate all’astrofisica delle alte energie.

Le stelle di neutroni sono antichi resti di stelle che hanno raggiunto la fine del loro percorso evolutivo attraverso lo spazio e il tempo. Questi oggetti degni d’interesse derivano da stelle un tempo grandi che sono cresciute da quattro a otto volte la dimensione del nostro sole prima di esplodere in catastrofiche supernove.

Dopo che una tale esplosione ha disperso nello spazio gli strati esterni di una stella, il nucleo rimane, ma non produce più la fusione nucleare. Senza la pressione verso l’esterno data dalla fusione che controbilancia la spinta gravitazionale verso l’interno, la stella si condensa e collassa su se stessa.

Nonostante i loro piccoli diametri (circa 20 km) le stelle di neutroni vantano quasi 1,5 volte la massa del nostro sole, e pertanto sono incredibilmente dense. Una massa stellare di neutroni della dimensione di una zolletta di zucchero peserebbe da sola, sulla Terra, circa cento milioni di tonnellate.

La densità quasi inimmaginabile di una stella di neutroni fa sì che i protoni e gli elettroni si combinino in neutroni. Da questo processo deriva il nome stesso delle stelle. La composizione dei loro nuclei è sconosciuta, ma potrebbero essere costituiti da un superfluido di neutroni o da qualche altro stato di materia sconosciuto.

Fabrizio Conti

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