Il buco nero mancato: la stella di neutroni più massiccia dell'Universo

A 4.600 anni luce dalla Terra c'è una pulsar talmente densa e massiccia che non dovrebbe esistere.

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Illustrazione - Schema del fenomeno che ha permesso di identificare la pulsar J0740-6620, a 4.600 anni luce dalla Terra: l'emissione radio dalla stella di neutroni è disturbata dal passaggio di una stella nana bianca tra la pulsar stessa e il punto di osservazione (la Terra).|BSaxton, NRAO/AUI/NSF

Quando stelle molto massicce, con masse almeno 10 volte superiori a quella del nostro Sole, terminano il carburante - ossia gli elementi leggeri che fondendosi producono l'energia tipica delle stelle – possono morire generando esplosioni catastrofiche. Ciò che si lasciano dietro è un nucleo stellare che si addensa al punto tale che gli elettroni e i protoni degli elementi rimasti fondono fino a formare neutroni: nasce così una stella di neutroni.

 

In quello stadio la stella è molto piccola, con un diametro di pochi chilometri (per intendersi, il diametro del Sole è di 1.400.000 chilometri), ma con una massa che supera ancora quella della nostra stella di due o tre volte. La densità di questi oggetti è elevatissima: un cucchiaino di materia di una stella di neutroni potrebbe pesare almeno quanto l'intera popolazione della Terra. Queste stelle possono ruotare a velocità elevatissime, anche di centinaia di volte al secondo, generando gli intensi campi magnetici che le trasformano in veri e propri fari dell'Universo, chiamati anche pulsar, ben riconoscibili per la regolarità con la quale emettono onde radio.

 

stelle di neutroni - La pulsar del Granchio
Illustrazione - La pulsar del Granchio è una stella di neutroni (la sfera in color arancio) dotata di un intenso campo magnetico (indicato dalle linee bianche) che ruota attorno al suo asse 30 volte ogni secondo, iniettando elettroni energetici nello spazio attorno ad essa. Le zone indicate in verde e blu individuano differenti zone dove può avvenire l'accelerazione delle particelle che, a loro volta, producono fotoni di altissima energia.La regione indicata dal colore verde si trova in prossimità della magnetosfera della pulsar, mentre la zona blu potrebbe torvarsi fino a 100.000 km dalla pulsar. Per approfondire: emissione da record per la pulsar del Granchio. | Patricia Carcelén Marco

 

I ricercatori della West Virginia University hanno scoperto che la stella di neutroni chiamata con la sigla J0740-6620 ha una massa di 2,17 volte quella del Sole (la cui massa è di 333.000 volte quella della Terra) racchiusa in una sfera di circa 25 chilometri di diametro. È un valore molto vicino al limite oltre il quale un oggetto potrebbe dare origine a un buco nero: al momento, è la stella di neutroni più massiccia che si conosca (lo studio è pubblicato su Nature Astronomy).

 

stelle di neutroni - La pulsar nella costellazione del Centauro
Illustrazione - La pulsar PSR J1311-3430, nella costellazione del Centauro: è accompagnata da un'altra stella attorno alla quale ruota in 93 minuti, tempo che le occorre per completare... 2.800.000 rotazioni su se stessa. Per approfondire: una pulsar ultraluminosa travestita da buco nero.

 

La pulsar, a circa 4.600 anni luce dalla Terra, è stata scoperta casualmente, nell'ambito di osservazioni di routine per la ricerca di onde gravitazionali. «Al radiotelescopio di Green Banck, il più grande al mondo completamente orientabile, andiamo a caccia delle onde gravitazionali generate dalle pulsar», spiega l'astronoma Maura McLaughlin: «nell'enormità dei dati raccolti è spuntata fuori J0740-6620...» Per calcolare la massa della pulsar gli astronomi hanno studiato le anomalie radio emesse dalla pulsar stessa, indotte da una nana bianca (una stella piccola, ma con elevata massa, come il Sole quando si spegnerà) che le ruota attorno. Le anomalie hanno permesso di calcolare la massa della nana bianca e, di conseguenza, quella della stella di neutroni.

 

23 Settembre 2019 | Luigi Bignami