L’immagine ottenuta dal telescopio spaziale Chandra dell’emissione in raggi X di 47 Tucanae, un ammasso globulare a 15.000 anni luce dalla Terra dove si trova X7, un sistema binario che contiene una delle stelle di neutroni oggetto dello studio. Crediti: NASA/CXC/Michigan State/A.Steiner et al
A parte i buchi neri, le stelle di neutroni sono i corpi celesti più densi che si conoscano nell’Universo: tipicamente, in un diametro di una ventina di chilometri racchiudono tutta la massa di un paio stelle come il nostro Sole. Gli scienziati sono interessati a capire quale sia il comportamento della materia a questi livelli esasperati di pressione, non riproducibili sulla Terra.
Alcune risposte vengono da uno studio condotto da un gruppo di ricerca statunitense che, utilizzando i telescopi spaziali Chandra, RXTE e XMM-Newton per osservare 8 stelle di neutroni, ha stabilito alcuni limiti entro i quali gli elementi atomici – protoni e neutroni, e le particelle quark che li costituiscono – interagiscono nelle condizioni estreme riscontrabili nelle stelle di neutroni.
I risultati, pubblicati recentemente su The Astrophysical Journal Letters, hanno fornito una delle più affidabili indicazioni della relazione che esiste tra il raggio di una stella di neutroni e la sua massa. Per l’esattezza, la ricerca ha stabilito che una stella di neutroni con una massa di 1,4 volte la massa del Sole (che rappresenta il valore minimo affinché un oggetto celeste di questo tipo si possa formare) ha un raggio compreso tra 10,4 e 12,9 chilometri.
Questo dato è importante perché fornisce informazioni sulle interazioni tra particelle che avvengono all’interno di una stella di neutroni. Una dinamica che presenta ancora molti interrogativi, tra cui la natura esatta della materia superdensa che si trova al centro di queste particolari stelle, dove è stato ipotizzato che potrebbero esistere anche quark allo stato libero. I valori ottenuti dalla nuova ricerca non escludono questa possibilità e, secondo gli autori, la struttura di una stella di neutroni potrebbe reggere anche se fosse presente nel suo nucleo della materia composta di quark isolati.
Le osservazioni hanno anche permesso di ottenere nuove informazioni sulla cosiddetta energia di simmetria della materia nucleare, che rappresenta il costo energetico richiesto per creare un sistema in cui coesistono protoni e neutroni in numero differente. Per le stelle di neutroni è un valore particolarmente importante perché sono costituite da neutroni in misura circa dieci volte maggiore che da protoni. I risultati della ricerca hanno mostrato che l’energia di simmetria non cambia gran ché col variare della densità.
Per saperne di più:
- Leggi l’articolo “The Neutron Star Mass-Radius Relation and the Equation of State of Dense Matter” di Andrew W. Steiner, James M. Lattimer, Edward F. Brown