Semplice,  come  una  stella  di  neutroni    

   

Anche  questi  oggetti  possono  essere  descritti  “senza  capelli”    25  marzo  2014  

 Le  stelle  di  neutroni  per  gli  astrofisici  sono  corpi  celesti  estremamente  complessi.  Una  ricerca  condotta  con  la  collaborazione  della  SISSA,  e  pubblicata  sulla  rivista  Physical  Review  Letters,  dimostra  che  per  certi  aspetti  queste  stelle  potrebbero  invece  essere  descritte  in  maniera  molto  semplice,  e  mostrano  analogie  con  i  buchi  neri.    

   In  quanti  modi  si  può  descrivere  un  oggetto?  Prendiamo  una  mela:  guardandola  possiamo  

facilmente  stimarne  peso,  forma  e  colore,  mentre  in  questo  modo  è  impossibile  descriverla  a  un  livello  diverso,  per  esempio  valutare  la  composizione  chimica  della  sua  polpa.  Anche  per  i  corpi  celesti  vale  qualcosa  di  simile:  fino  a  oggi  una  delle  sfide  degli  scienziati  è  stata  descrivere  le  stelle  di  neutroni  a  livello  della  fisica  nucleare.  La  materia  che  le  compone  è  infatti  estremamente  complessa,  e  sono  state  proposte  alcune  complicate  equazioni  di  stato.  Tuttavia  non  c’è  ancora  un  accordo  su  quale  sia  quella  giusta  (o  la  migliore).  Uno  studio  teorico  condotto  dalla  SISSA  (la  Scuola  Internazionale  Superiore  di  Studi  Avanzati  di  Trieste),  in  collaborazione  con  l’Università  di  Atene,  ha  dimostrato  che  però  le  stelle  di  neutroni  possono  essere  descritte  anche  in  maniera  relativamente  semplice,  osservando  la  struttura  dello  spazio-­‐tempo  che  le  circonda.    “Le  stelle  di  neutroni  sono  oggetti  complessi,  per  via  della  materia  di  cui  sono  composte.  Possiamo  immaginarle  come  degli  enormi  nuclei  atomici  del  raggio  di  una  decina  di  chilometri”,  spiega  Georgios  Pappas,  primo  autore  dello  studio  che  ha  condotto  alla  SISSA.  “Una  stella  di  neutroni  è  ciò  che  rimane  del  collasso  di  una  stella  di  grandi  dimensioni:  la  materia  al  suo  interno  è  densissima  e  composta  principalmente  di  neutroni”.      “La  fisica  nucleare  che  è  necessaria  per  capire  la  natura  della  materia  all’interno  di  questi  corpi  celesti,  rende  in  generale  la  loro  descrizione  molto  complicata  e  difficile  da  formulare”,  continua  Pappas.  “Quello  che  abbiamo  dimostrato  noi,  usando  metodi  numerici,  è  che  ci  sono  alcune  proprietà  che  possono  dare  una  descrizione  di  alcuni  aspetti  delle  stelle  di  neutroni  e  dello  spazio-­‐tempo  attorno  a  loro  in  modo  semplice,  simile  a  quello  che  si  usa  per  i  buchi  neri”.    I  buchi  neri  sono  oggetti  davvero  singolari:  hanno  perso  tutta  la  materia  e  sono  fatti  solo  di  spazio  e  tempo.  Proprio  come  le  stelle  di  neutroni  sono  il  risultato  del  collasso  di  una  stella  più  grande  (in  questo  caso  molto  di  più  rispetto  a  quella  che  origina  le  stelle  di  neutroni)  e  nell’implosione  tutta  la  massa  è  stata  spazzata  via.  “Sono  considerati  gli  oggetti  più  perfetti  dell’Universo  e  l’espressione  ‘senza  capelli’,  per  indicare  la  loro  semplicità,  coniata  da  John  Archibald  Wheeler  è  celebre.  Secondo  i  nostri  calcoli  anche  le  stelle  di  neutroni  possono  essere  rappresentate  in  maniera  molto  simile”.    Gli  scienziati  usano  i  “momenti  di  multipolo”  come  parametri  per  descrivere  gli  oggetti.  I  momenti  che  servono  a  descrivere  i  buchi  neri  sono  due,  massa  e  momento  angolare  (la  velocità  con  cui  gira  su  se  stesso).  Per  le  stelle  a  neutroni  invece  sono  tre:  massa,  momento  angolare  e  momento  di  quadrupolo,  cioè  un  coefficiente  che  descrive  la  deformazione  dell’oggetto  che  deriva  dal  moto  di  rotazione.      “Con  i  nostri  calcoli  abbiamo  osservato  due  cose  che  ci  hanno  sorpreso.  In  primo  luogo  abbiamo  scoperto  che  sono  sufficienti  questi  tre  parametri,  perché  quelli  di  livello  più  alto  non  sono  indipendenti  e  possono  essere  derivati  da  questi  primi  tre”,  spiega  Pappas.  “La  seconda  osservazione  sorprendente  è  che  la  descrizione  basata  su  questi  momenti  è  indipendente  dalle  equazioni  di  stato,  anzi:  non  serve  nemmeno  sapere  quale  sia  l’equazione  di  stato”.    In  pratica  è  possibile  avere  una  descrizione  della  stella  di  neutroni  indipendente  dalla  materia  che  

la  compone.  “Questo  ha  implicazioni  importanti”,  conclude  Pappas.  “Utilizzando  infatti  i  dati  raccolti  dalle  osservazioni  astrofisiche  –  per  esempio  la  radiazione  che  proviene  dalla  stella  di  neutroni,  o  informazioni  su  oggetti  che  gravitano  attorno  alla  stella  e  altro  ancora  –  è  possibile  ricostruire  le  caratteristiche  della  stella  di  neutroni”.      L’articolo  è  stato  appena  pubblicato  sulla  rivista  Physical  Review  Letters,  dove  è  stato  anche  segnalato  nelle  Editors’  Suggestion,  fra  gli  articoli  più  interessanti  dell’ultimo  numero.      IMMAGINE:  

• Illustrazione  della  struttura  di  una  stella  di  neutroni       (crediti:  NASA's  Marshall  Space  Flight  Center  -­‐  http://bit.ly/1kpocW5)    

Contatti:    

Ufficio  comunicazione:    pressroom@sissa.it  Tel:  (+39)  040  3787557  |  (+39)  340-­‐5473118,  (+39)  333-­‐5275592  via  Bonomea,  265  34136  Trieste    Maggiori  informazioni  sulla  SISSA:  www.sissa.it