Stelle di neutroni: la chiave per l'oro e il platino nell'universo!

Stelle di neutroni: la chiave per l'oro e il platino nell'universo!

Il 3 giugno 2025, Tim Dietrich, professore di astrofisica teorica all'Università di Potsdam, ha espresso il suo desiderio di visitare le stelle di neutroni con una navicella spaziale. Questi oggetti estremamente densi e compatti si formano nelle esplosioni di supernova di stelle massicce e per breve tempo brillano tanto intensamente quanto un'intera galassia. La loro densità è mozzafiato: un cucchiaino di materiale di una stella di neutroni può pesare fino a un miliardo di tonnellate. La maggior parte di questi affascinanti corpi celesti si trovano in sistemi stellari binari. Perdono energia finché non si scontrano, rilasciando incredibili quantità di energia. La prima collisione osservata di stelle di neutroni ha avuto luogo il 17 agosto 2017, quando sono state rilevate sia onde gravitazionali che segnali luminosi, segnando una pietra miliare nell’astronomia moderna. Questo è stato l'evento GW170817, che si è verificato al di fuori della nostra Via Lattea e ha rilevato il segnale luminoso proveniente dalla collisione di una stella di neutroni nella galassia NGC 4993.

Durante tali collisioni vengono creati nuovi elementi, inclusi elementi pesanti come l'oro e il platino. Questi processi sono complessi e affascinanti; mirano alla produzione di raggi gamma come quelli osservati durante la collisione. Nella collisione del 2017, rilevatori astronomici, come i rilevatori LIGO di Hanford, Washington e Livingston, Louisiana, hanno rilevato una quantità significativa di onde gravitazionali. Questi sono stati registrati per un periodo di circa 100 secondi. La misurazione è stata integrata dal rilevatore Virgo, che ha reso più precisa la localizzazione del segnale. Solo 1,7 secondi dopo, i satelliti Gamma-ray Burst Monitor (GBM) a bordo del satellite Fermi hanno rilevato il relativo lampo di raggi gamma.

Scoperte e teorie sulle collisioni di stelle di neutroni

La scoperta di GW170817 segna l'inizio dell'astronomia multi-messaggero. Questo nuovo metodo combina diversi segnali per comprendere meglio l’universo. La misurazione simultanea delle onde gravitazionali e dei segnali luminosi ha fornito un'importante prova a sostegno della teoria della relatività di Einstein. La probabilità che la coincidenza delle onde gravitazionali e dei raggi gamma avvenga per caso è data come 1 su 200 milioni. L'evento conferma la teoria secondo cui le fusioni di stelle di neutroni sono la principale fonte di elementi più pesanti, in particolare elementi del processo r.

Tuttavia, la scoperta delle onde gravitazionali è solo la punta dell’iceberg. La ricerca dell’Istituto Max Planck di fisica gravitazionale mostra che i meccanismi dietro la generazione di campi magnetici nella fusione di stelle di neutroni possono essere spiegati attraverso simulazioni al computer. Queste simulazioni rivelano che le stelle di neutroni, che hanno un diametro di soli 20 chilometri circa, sono in grado di generare forti campi magnetici. Questi processi magnetoidrodinamici mostrano che due meccanismi contribuiscono al rafforzamento del campo magnetico: l'instabilità di Kelvin-Helmholtz e l'instabilità rotazionale magnetica, che agiscono come una dinamo.

Circa 60 millisecondi dopo la fusione, un getto viene espulso attraverso i poli della magnetar risultante, responsabile della produzione di radiazione kilonova. Questi fenomeni impressionanti mostrano che le collisioni di stelle di neutroni non solo producono spettacolari onde gravitazionali e segnali luminosi, ma anche una varietà di elementi e campi magnetici: tutti aspetti che continuano ad affascinare l'astrofisica e offrono nuove possibilità di scoperta.

Per il futuro, l’idea di viaggiare con un’astronave verso eventi del genere in altre galassie rimane più di un semplice sogno. Il concetto di motore a curvatura, che teoricamente potrebbe consentire velocità superiori a quelle della luce, si basa sulle formule fisiche della relatività generale. Ma finché non potremo intraprendere tali viaggi, la collisione tra stelle di neutroni rimarrà un argomento affascinante e complesso per l’astronomia.