Raggi gamma dalla fusione di due stelle di neutroni
Ci sono volute quasi sette settimane di elaborazione perché il supercomputer Damiana dello Albert Einstein Institute (AEI) di Potsdam in Germania sfornasse i risultati di una simulazione della durata complessiva di appena 35 millisecondi. Lo studio, che sarà pubblicato il primo maggio su The Astrophysical Journal Letters, intendeva verificare se la fusione di due stelle di neutroni è in grado di produrre brevi lampi di raggi gamma (o GRB, dall'inglese gamma ray bursts), uno dei fenomeni astrofisici più potenti ed elusivi.
Una composizione grafica che schematizza il processo di fusione di due stelle di neutroni. In pochi millisecondi viene generato un buco nero, con la produzione di getti relativistici e lampi di raggi gamma, causati dalla riorganizzazione del potentissimo campo magnetico associato al buco nero (<a href="http://www.nasa.gov/images/content/534058main_NS_six_panel_17.jpg" target="_blank">vedi in alta risoluzione</a>). Cortesia: NASA/AEI/ZIB/M. Koppitz e L. Rezzolla
Una stella di neutroni è il residuo superdenso dell’esplosione di supernova di una stella pesante fino a circa 30 masse solari. L’oggetto che rimane dopo l’esplosione ha un diametro di pochi chilometri ma una massa superiore a quella del Sole. La densità è tale che un cucchiaino di materia prelevato da un simile oggetto compatto peserebbe quanto l’intera catena montuosa dell’Himalaya. La simulazione realizzata presso lo AEI ha dimostrato che, quando due stelle superdense di questo tipo si scontrano, si creano inevitabilmente le condizioni che producono brevi lampi di raggi gamma. Erano almeno vent’anni che gli studiosi attribuivano il fenomeno alla fusione tra stelle di neutroni, ma non avevano avuto finora la possibilità di dimostrarlo.
Come condizioni iniziali della simulazione sono state poste due stelle di neutroni in orbita ravvicinata a una distanza di poco più di 17 km, ciascuna con diametro di 27 chilometri, massa pari a 1,5 volte quella del Sole e campo magnetico mille miliardi di volte più potente di quello solare. In appena 15 milliescondi le due stelle di neutroni si sono fuse, dando origine a un buco nero di meno di 10 km di diametro e 2,9 masse solari, in rapidissima rotazione, circondato da un denso e caotico alone di gas fortemente ionizzato, con temperature superiori ai 10 miliardi di gradi Kelvin, attraversato da un campo magnetico molto più potente di quello delle due stelle di partenza, ma ancora del tutto disorganizzato.
Nei successivi 11 millisecondi, il gas in rotazione intorno al buco nero a una velocità prossima a quella della luce ha continuato ad amplificare il campo magnetico, fino a renderlo circa 1000 volte più potente di quello delle stelle di neutroni. Il campo magnetico si è poi organizzato, producendo due opposte strutture a imbuto allineate con l’asse polare del buco nero: ecco dunque l’innesco dei getti relativistici all’origine dei brevi lampi di raggi gamma!
Si attende ora soltanto la prova finale: il rilevamento di quelle onde gravitazionali, così deboli e perciò così sfuggenti, che la teoria della relatività prevede come necessario corollario della fusione tra stelle di neutroni.
Cortesia: NASA/Goddard Space Flight Center
Riferimenti
NASA - National Aeronautics and Space Administration
State-of-the-art supercomputer models show that merging neutron stars can power a short gamma-ray burst. Credit: NASA/Goddard Space Flight Center › View video WASHINGTON -- A new supercomputer ...
http://www.nasa.gov/topics/universe/features/gamma-ray-engines.html
Goddard Multimedia Item 10740 - When Neutron Stars Collide
NASA GSFC Scientific Visualization Studio
Short gamma-ray bursts (SGRBs) are among the most luminous explosions in the universe, releasing in less than one second the energy emitted by our Galaxy over one year. Despite decades of ...
Neutron stars and pulsars - Einstein Online
Stars that are between five and forty times as massive as our sun end their lives in a spectacular way - not with a whimper, but a bang! Once their nuclear fuel is exhausted, there is an gigantic ...
http://www.einstein-online.info/elementary/blackHoles/pulsars/?set_language=en
Gamma-ray burst - Wikipedia, the free encyclopedia
Gamma-ray bursts ( GRBs) are flashes of gamma rays associated with extremely energetic explosions that have been observed in distant galaxies. They are the brightest electromagnetic events known to
Gravitational wave - Wikipedia, the free encyclopedia
In physics, gravitational waves are ripples in the curvature of spacetime which propagate as a wave, travelling outward from the source. Predicted to exist by Albert Einstein in 1916 on the basis of
Polar jet - Wikipedia, the free encyclopedia
A polar jet is a phenomenon often seen in astronomy, where streams of matter are emitted along the axis of rotation of a compact object. It is usually caused by the dynamic interactions within an ...
Tag: articoli, stelle di neutroni, buchi neri, campi magnetici, simulazioni, GRB
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Michele Diodati ama lo spazio ma non disdegna il tempo. Amico personale di Talete, passeggiava con lui quando questi cadde in un fosso, intento com'era a scrutare le stelle.
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