Illustrazione artistica dello scontro tra due stelle di neutroni. Crediti: Dana Berry SkyWorks Digital, Inc.
La fusione di due stelle di neutroni è uno degli avvenimenti più affascinanti del cosmo. La sequenza di eventi che porta alla coalescenza è questa: prima i due densi relitti stellari si avvicinano; poi iniziano a ruotare uno intorno all’altro in una sorta di balletto cosmico; infine si fondono. Il colossale scontro tra titani che ne consegue porta all’espulsione di grandi quantità di materia con le condizioni appropriate per produrre elementi chimici con nuclei instabili, il cui decadimento radioattivo libera l’energia che alimenta una gigantesca esplosione che gli astronomi chiamano kilonova. Attraverso sofisticate simulazioni magneto-idrodinamico in 3D, un team di ricercatori ha ora modellato per la prima volta questa sequenza di eventi, compresa l’emissione di luce associata al botto finale.
Il risultato della simulazione, spiegano i ricercatori, è un modello tridimensionale che, se osservato quasi perpendicolarmente al piano orbitale delle due stelle di neutroni, ha caratteristiche molto simili a quelle osservate nella kilonova At2017gfo, un’esplosione avvenuta a 140 milioni di anni luce di distanza da noi, alla periferia della galassia Ngc 4993. Probabilmente ve ne ricorderete perché la fusione delle due stelle di neutroni che l’ha prodotta è stata osservata nel 2017 per la prima volta sia nelle onde gravitazionali che nelle onde elettromagnetiche, aprendo così l’era dell’astronomia multimessaggera.
«Le nostre simulazioni sono in stretto accordo con le osservazioni della kilonova At2017gfo», dice a questo proposito Luke J. Shingles, ricercatore al Gsi Helmholtz Centre for Heavy Ion Research e primo autore dello studio pubblicato ilmese scorso su The Astrophysical Juornal Letters. «Ciò indica che a grandi linee abbiamo compreso ciò che è avvenuto durante l’esplosione e nei momenti successivi».
La simulazione 3D combina insieme diverse aree della fisica, permettendo di studiare il comportamento della materia in condizioni di elevata densità, le proprietà dei nuclei di elementi pesanti instabili e le interazioni atomo-luce, aggiungono i ricercatori. I futuri progressi in quest’area di ricerca ci aiuteranno a comprendere l’origine degli elementi più pesanti del ferro (come il platino e l’oro) che sono prodotti durante queste fusioni principalmente attraverso un rapido processo di cattura dei neutroni.
Per saperne di più:
- Leggi su The Astrophysical Journal Letters l’articolo “Self-consistent 3D Radiative Transfer for Kilonovae: Directional Spectra from Merger Simulations” di Luke J. Shingles, Christine E. Collins, Vimal Vijayan, Andreas Flörs, Oliver Just, Gerrit Leck, Zewei Xiong, Andreas Bauswein, Gabriel Martínez-Pinedo e Stuart A. Sim