Memoria dello Spazio

Secondo alcune nuove simulazioni, la crosta di una stella di neutroni è dieci miliardi di volte più dura dell’acciaio. Ciò rende la superficie di queste stelle ultradense abbastanza resistente da sopportare rigonfiamenti di lunga durata, in grado di produrre onde gravitazionali rilevabili da esperimenti alla portata delle attuali tecnologie.

Le stelle di neutroni sono il nucleo residuo lasciato dall’esplosione di supernova di stelle relativamente massicce. Sono incredibilmente dense, tanto da racchiudere una massa equivalente a quella del Sole in una sfera di appena 20 chilometri o giù di lì. Alcune ruotano su se stesse centinaia di volte al secondo.

A causa della loro estrema gravità e della velocità di rotazione, possono creare ampie increspature nel tessuto dello spazio, ma soltanto se la loro superficie contiene rigonfiamenti o altre imperfezioni tali da renderle asimmetriche.

Sono stati proposti numerosi meccanismi in grado di creare simili protuberanze. Le stelle di neutroni potrebbero, per esempio, fagocitare materiale da una stella compagna. Dei rigonfiamenti potrebbero anche formarsi come una sorta di spuma prodotta dalle aree più calde della stella. In teoria, i rigonfiamenti potrebbero essere caratteristiche stabili della superficie esterna di una stella di neutroni.

Si pensa che queste stelle morte siano costituite da una zuppa di neutroni ricoperta da una solida crosta. La crosta, poi, potrebbe essere composta da cristalli di atomi ricchi di neutroni.

«Ma una delle grandi incognite di tutta la teoria è la resistenza della crosta. Può essa sopportare realmente la pressione o collasserà semplicemente sotto il peso?» si domanda Charles Horowitz della Indiana University di Bloomington.

Dal momento che nessun esperimento di laboratorio può replicare le condizioni estreme presenti sulla superficie di una stella di neutroni, gli astronomi si basano largamente sull’assunzione che la resistenza della crosta dovrebbe essere simile a quella delle sostanze più dure esistenti sulla Terra.

Ma grazie a nuove simulazioni al computer, Horowitz e Kai Kadau del Los Alamos National Laboratory intendono dimostrare che la crosta di una stella di neutroni è molto più resistente.

Materiali come la roccia e l’acciaio si rompono perché i loro cristalli contengono vuoti e altri difetti che si sommano fino a creare fratture. Ma le enormi pressioni nelle stelle di neutroni spazzano via la gran parte delle imperfezioni. Ciò produce cristalli straordinariamente puliti e solidi, più difficili da rompere. Un cubo di crosta di una stella di neutroni può essere deformato – dicono i ricercatori – venti volte più di un cubo di acciaio inossidabile prima che si rompa.

Inoltre gli atomi nella crosta di una stella di neutroni sono stipati molto più compattamente che nell’acciaio, sicché è necessaria una pressione dieci miliardi di volte maggiore per raggiungere il punto di rottura, secondo quanto Horowitz ha riferito a New Scientist.

Sembra, insomma, che la crosta di una stella di neutroni sia ben più dura di quanto gli astronomi avessero stimato in passato. Una crosta più resistente può sopportare rigonfiamenti più ampi di quanto si credesse: una “montagna” potrebbe innalzarsi di una decina di centimetri sul livello della superficie, allargandosi per diversi chilometri.

«Tutto il resto invariato, l’altezza massima di una “montagna” su una stella di neutroni è ora dieci volte maggiore di quello che pensavamo», afferma Owen. Ne consegue che una stella di neutroni può produrre onde gravitazionali cento volte più energetiche di quanto precedentemente calcolato, il che aumenta la probabilità che esperimenti come lo statunitense LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) possano finalmente rilevarle.

Le simulazioni potrebbero anche fornire indicazioni sugli astromoti (starquakes), eventi catastrofici che si verificano quando intensi campi magnetici sventrano letteralmente la crosta di una stella di neutroni. Secondo Owen, una crosta più resistente implica che un astromoto debba produrre onde gravitazionali e brillamenti di raggi gamma ancora più energetici di quanto prima si pensasse.

Riferimenti