Un gruppo di ricerca internazionale modella simultaneamente per la prima volta le diverse tracce di un’esplosione di kilonova.
Stelle di neutroni sono i prodotti finali di stelle massicce e riuniscono gran parte della massa stellare originaria in una stella superdensa con un diametro di soli dieci chilometri circa. Il 17 agosto 2017, i ricercatori hanno osservato per la prima volta le molteplici tracce di una fusione esplosiva di due stelle di neutroni orbitanti: onde gravitazionali ed enormi esplosioni di radiazioni, incluso un lampo di raggi gamma.
Un gruppo di ricerca internazionale ha sviluppato un metodo per modellare simultaneamente questi segnali osservabili di una kilonova. Ciò consente loro di descrivere con precisione cosa succede esattamente durante una fusione, come si comporta la materia nucleare in condizioni estreme e perché l’oro sulla Terra deve essere stato creato in tali eventi.
Simulazione numerica del materiale espulso risultante da due stelle di neutroni che si fondono. I colori rossi si riferiscono al materiale espulso con un’elevata frazione di neutroni che apparirà tipicamente più rosso del materiale blu che contiene una frazione maggiore di protoni. Credito immagine: I. Markin (Università di Potsdam)
Utilizzando un nuovo strumento software, un team che coinvolge l’Istituto Max Planck di fisica gravitazionale e l’Università di Potsdam è riuscito a interpretare simultaneamente i vari tipi di dati astrofisici di una kilonova.
Inoltre, possono essere utilizzati dati provenienti da osservazioni radio e raggi X di altre stelle di neutroni, calcoli di fisica nucleare e persino dati provenienti da esperimenti di collisione di ioni pesanti su acceleratori terrestri. Finora le diverse fonti di dati sono state analizzate separatamente e in alcuni casi i dati sono stati interpretati utilizzando modelli fisici diversi.
“Analizzando i dati in modo coerente e simultaneo, otteniamo risultati più precisi”, afferma Peter TH Pang, scienziato dell’Università di Utrecht.
“Il nostro nuovo metodo aiuterà ad analizzare le proprietà della materia a densità estreme. Ci permetterà anche di comprendere meglio l’espansione dell’universo e in che misura si formano elementi pesanti durante le fusioni di stelle di neutroni”, spiega Tim Dietrich, professore all’Università di Potsdam e capo di un gruppo Max Planck Fellow presso l’Istituto Max Planck per la fisica gravitazionale.
Condizioni estreme in un laboratorio cosmico
Una stella di neutroni è un oggetto astrofisico superdenso formatosi alla fine della vita di una stella massiccia in un’esplosione di supernova. Come altri oggetti compatti, alcune stelle di neutroni orbitano l’una attorno all’altra in sistemi binari.
Perdono energia attraverso la costante emissione di onde gravitazionali – minuscole increspature nel tessuto dello spazio-tempo – e alla fine si scontrano. Tali fusioni consentono ai ricercatori di studiare i principi fisici nelle condizioni più estreme dell’universo.
Ad esempio, le condizioni di queste collisioni ad alta energia portano alla formazione di elementi pesanti come l’oro. In effetti, le stelle di neutroni che si fondono sono oggetti unici per studiare le proprietà della materia a densità ben oltre quelle trovate nei nuclei atomici.
Il nuovo metodo è stato applicato alla prima e finora unica osservazione multi-messaggero di fusioni binarie di stelle di neutroni.
In questo evento, scoperto il 17 agosto 2017, le ultime migliaia di orbite delle stelle l’una attorno all’altra avevano deformato lo spazio-tempo abbastanza da creare onde gravitazionali, che sono state rilevate dagli osservatori terrestri di onde gravitazionali Advanced LIGO e Advanced Virgo. Quando le due stelle si unirono, gli elementi pesanti appena formati furono espulsi.
Alcuni di questi elementi decadono radioattivamente, provocando un aumento della temperatura. Innescato da questa radiazione termica, è stato rilevato un segnale elettromagnetico nell’ottico, nell’infrarosso e nell’ultravioletto fino a due settimane dopo la collisione.
Un lampo di raggi gamma, causato anch’esso dalla fusione di stelle di neutroni, ha espulso ulteriore materiale. La reazione della materia della stella di neutroni con il mezzo circostante ha prodotto raggi X ed emissioni radio che potevano essere monitorate su scale temporali che vanno dai giorni agli anni.
Fonte: MPG
Da un’altra testata giornalistica. news de www.technology.org
