Stelle di neutroni: dimensione, collisione e fusione

Stelle di neutroni, stelle che arrivano da un collasso di grandi stelle e che hanno delle caratteristiche davvero particolari. Non immaginiamoci le stelline che disegniamo da piccoli, in questi astri avviene un collasso, da questi astri vengono emesse delle onde. Le stelle di neutroni sono degli “oggetti curiosi” da conoscere in tutte le loro caratteristiche, anche se non sono a portata di mano né ci raccontano, per chi crede agli oroscopi, il nostro futuro e il nostro destino. Forse hanno molto di meglio da dire sull’universo.

Stelle di neutroni

Si tratta di stelle particolari, non quelle che siamo abituati a vedere in cielo mentre formano costellazioni che impariamo a riconoscere. Vedere o immaginare, in verità, visti i livelli di inquinamento luminoso registrati in molte zone di Italia.

Le stelle di neutroni sono degli astri molto particolari, sono il risultato dell’evoluzione di stelle di massa pari a qualche volta quella del Sole. In questo processo di trasformazione gli strati esterni delle stelle di queste dimensioni vengono spazzati via e il nucleo di ferro collassa su sé stesso in modo piuttosto veloce e brusco.

Se si trattasse di una stella piccola, il nucleo, contraendosi via via sempre di più, arriverebbe ad una situazione in cui la pressione degli elettroni al suo interno diventa così forte da controbilanciare la pressione degli strati esterni. Quindi nessun collasso in vista.

Considerando stelle più grandi, però, come appunto quelle che hanno una massa due o tre o più volte quella del Sole, non si può dare per scontato che accada la stessa cosa. Infatti la pressione degli elettroni interni in questo caso è troppo grande e si registra un fenomeno di collasso che arriva a modificare la struttura degli atomi al suo interno. In tal modo arriviamo alle stelle di neutroni.

Stelle di neutroni: collisione

La collisione che avviene in questi astri ha importanti conseguenze. Se ci trovassimo in un atomo normale, avremmo gli elettroni parecchio distanti dal nucleo e con molto spazio a disposizione, quindi con un atomo che si potrebbe definire “vuoto”.

Prendendo invece le stelle di neutroni, si vede che la pressione è così grande da spezzare i nuclei in protoni e neutroni, questo comporta la possibilità che gli elettroni arrivino a trovarsi molto vicini ai protoni finendo per collidere e fondere. Il risultato della fusione sono dei neutroni, l’atomo, come anticipato, cambia così la sua struttura interna come raramente accade.

Stelle di neutroni: fusione

Quando avvengono queste fusioni, via via si ha una stella composta solo da neutroni e posizionati in modo che risultino a distanze minime tra loro se non praticamente l’uno addosso all’altro. Consideriamo che in una stella di neutroni si ha una densità pari a 100mila miliardi di volte quella della roccia. Avete presente il cucchiaio di zucchero che aggiungiamo al caffé?

Se invece che zucchero fosse la materia di cui è fatta la stella di neutroni, questo cucchiaino sarebbe impossibile da sollevare perché peserebbe quanto tutta la popolazione della Terra, se si trovasse sulla Terra esso stesso. La fusione permette però di frenare il collasso che prima sembrava promettere disastri e di arriva ad una situazione di equilibrio, la nostra stella.

Stelle di neutroni: dimensioni

Pur avendo una massa maggiore di quella del Sole, una stella di neutroni ha delle dimensioni molto piccole. Ovviamente ragionando in scala spaziale, universale. Piccole significa diametri di circa una trentina di Km, quindi paragonabili a dei grossi asteroidi. Anche grazie a questa loro caratteristica, le stelle di neutroni riescono a ruotare con velocità particolarmente elevate rispetto alle colleghe, con picchi di velocità di 100 “giri” al secondo.

Un’altra caratteristica di queste stelle è la temperatura, elevatissima, quindi anche di 10 milioni di gradi, infatti la radiazione da esse emessa non è paragonabile con quella che ci arriva dalle stelle normali. Questo è importante anche dal punto di vista pratico, perché questo vasto gap di temperature comporta la necessità di utilizzare strumenti ad hoc per osservare stelle così: non possiamo usare quelli che abbiamo già per le stelle classiche. Occorre un radiotelescopio, perché questo strumento rivelare le onde radio emesse da una stella di neutroni localizzandola, quindi “vedendola”.

Risale al 1967 la scoperta della prima stella di neutroni ed è proprio grazie agli impulsi radio da essa emessi che è stato possibile individuarne la presenza: gli astronomi si sono infatti proprio accorti della stella percependo impulsi radio regolari nel tempo e risalendo alla sorgente, localizzata in un punto preciso che ai tempi avevano denominato “pulsating radio star”.

Stelle di neutroni e onde gravitazionali

Le stelle di neutroni hanno da un lato un fortissimo campo gravitazionale, dall’altro anche un campo magnetico molto intenso. Il risultato è che la radiazione prodotta non viene emessa dall’intera stella ma si incanala in due coni molto stretti, attorno all’asse del campo magnetico della stella. Se, o meglio, quando, uno dei coni è rivolto verso di noi, ci arriva la radiazione emessa sotto forma di onde radio, non certo le uniche emesse da una stella di neutroni: ci sono anche raggi ultravioletti, X e gamma, e più debolmente inde nella banda ottica.

Stelle di neutroni e buchi neri

Spesso si sente parlare di stelle di neutroni e allo stesso tempo, di buchi neri, vediamo come queste due realtà sono legate. Le stelle sono ciò che resta dopo il collasso gravitazionale di stelle con masse tra le 8-10 e le 20-30 volte quella del Sole. Quando abbiamo invece delle stelle con masse superiori alle 20-30 masse solari, lo stesso meccanismo di collasso da vita a buchi neri. Andando infine a considerare stelle molto più “leggere”, con masse inferiori a 8-10 volte quella del Sole, allora il collasso gravitazionale ha come risultato delle nane bianche.

Se ti interessa il cielo stellato leggi l’articolo sulla luminosità delle stelle

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Pubblicato da Marta Abbà il 25 Luglio 2018