Uno studio sulla natura della materia di cui sono fatte le stelle di neutroni

I nomi della pasta italiana descrivono le strutture della materia più densa del Cosmo.

nuclear_pasta_space_fusilli_1024
|NASA, ESA, J. Hester e A. Loll (Arizona State University)

Un nuovo stato della materia sembra essere il più resistente mai osservato nell'Universo: si trova nelle stelle di neutroni, ciò che rimane dopo l'esplosione di una stella massiccia. All'interno di questi oggetti la densità della materia è talmente alta che i nuclei atomici si ammassano gli uni sugli altri in strane strutture pastose.

 

Stelle (non solo) di neutroni. Nella crosta esterna di questi astri non ci sono solo neutroni, come il nome fa immaginare. Si trovano infatti anche protoni con cui i neutroni formano nuclei atomici, ovvero atomi senza elettroni.

 

La ricerca appena pubblicata riporta lo studio di questi nuclei atomici e delle strutture in cui possono aggregarsi. Una curiosità: per classificare le varie strutture i ricercatori hanno dato loro il nome di diversi tipi di pasta.

 

astronomia, astrofisica, onde gravitazionali, ligo, virgo, kilonova, stelle di neutroni, eso
Illustrazione: la densa e calda nube di detriti espulsi dalle stelle di neutroni prima della fusione. Questa nube produce la luce visibile e infrarossa della kilonova: all'interno di questi detriti ricchi di neutroni sono state forgiate grandi quantità di alcuni degli elementi più pesanti dell'Universo, producendo centinaia di masse terrestri di oro e platino. Vedi anche: onde gravitazionali e stelle di neutroni. | NASA's Goddard Space Flight Center/CI Lab

 

Stella di neutroni vuol dire densità... Mancando la repulsione degli elettroni, i nuclei si avvicinano fino a formare quella che probabilmente è la sostanza più densa dell'Universo. Gli scienziati stimano che un cubo di 1 cm di lato di questa materia peserebbe 100 miliardi di kg: ricrearla in laboratorio è ovviamente impossibile, tanto quanto prelevarne un campione dalla stella per pesarlo. L'unico modo per studiarla è dunque quello di simularla con modelli matematici sviluppati sulla base di ciò che conosciamo.

 

Gnocchi o lasagne? Le simulazioni suggeriscono che la pasta nucleare, malgrado l'estrema densità, sia elastica. In base alla sua posizione all'interno della stella può essere più o meno "schiacciata" dalla gravità che, insieme alla repulsione dei protoni, può modellare la pasta dalla sua teorica conformazione sferica (gnocchi) a strutture stiracchiate (spaghetti) o stratificate (lasagne).

 

I diversi tipi di pasta nucleare individuati dallo studio.
I diversi tipi di "pasta nucleare", così come sono stati definiti dallo studio. | Caplan & Horowitz/arXiv

"Inoltre", si legge nello studio, "la grande forza e densità della pasta nucleare [...] suggerisce che le stelle di neutroni possano avere grandi montagne sepolte nella crosta interna."

 

Questa distribuzione irregolare della loro massa può significare che, ruotando, le stelle di neutroni generino continuamente onde gravitazionali. Gli strumenti ora in funzione (LIGO e VIRGO) non sono abbastanza sensibili per rilevarle, ma i ricercatori sperano di ottenere dati più precisi dall'interferometro spaziale LISA.

 

Macaroni. Probabilmente chi è arrivato a leggere fino a qui ha già le sue belle perplessità: perché è vero, gli gnocchi non sono "pasta". Resta però il fatto che la scelta dei ricercatori è un piccolo tributo alla cucina italiana. Perciò, la prossima volta che guarderete il cielo stellato chiedendovi se siamo soli nell'Universo, ricordatevi che il Cosmo è pieno di pasta.

22 Settembre 2018 | Davide Lizzani