Stella di neutroni

Autore: Leandro Alegsa

17-01-2021

Una stella di neutroni è una stella molto piccola e densa fatta quasi completamente di neutroni. Sono piccole stelle con un raggio di circa 11-11,5 chilometri. Hanno una massa circa doppia rispetto a quella del Sole. Sono le stelle più piccole e più dense conosciute nell'Universo. Sono ciò che resta di una stella enorme che è esplosa come una supernova.

La densità della stella è come quella del nucleo di un atomo. Hanno forti campi magnetici, tra ¹⁰⁸ e ¹⁰¹⁵ volte più forti di quelli della Terra. Il campo gravitazionale sulla superficie della stella di neutroni è circa 2×1011 volte più forte che sulla Terra.

Per immaginare quanto sia densa una stella di neutroni, prendete tutta la massa del nostro sole (che ha un diametro di 1.392.000 chilometri (865.000 mi)) e spingetela in una dimensione che si adatta a una sfera di 19 chilometri (12 mi) di diametro. Un altro modo per capire la densità è questo: un cucchiaino di materia della stella di neutroni peserebbe 6 miliardi di tonnellate.

Le stelle di neutroni girano molto velocemente, da 0,001 secondi fino a 30 secondi per girare. Sono disponibili in diversi tipi. Possono emettere fasci di radiazioni elettromagnetiche come pulsar. Altri tipi sono le calamite e le pulsar binarie.

La loro temperatura supera i 600.000 gradi Kelvin. Le stelle di neutroni che si possono osservare sono molto calde e hanno tipicamente una temperatura superficiale di circa 600.000 K.

La radiazione della pulsar PSR B1509-58, una stella di neutroni in rapida rotazione, fa brillare il gas vicino ai raggi X (oro, da Chandra) e illumina il resto della nebulosa, qui vista all'infrarosso (blu e rosso, da WISE)

Un modello che mostra come sarebbe una stella di neutroni all'interno

Storia

Nel 1934, Walter Baade e Fritz Zwicky proposero l'esistenza delle stelle di neutroni, solo un anno dopo la scoperta del neutrone da parte di James Chadwick.

Cercando l'origine di una supernova, hanno suggerito che nelle esplosioni di supernova le stelle ordinarie si trasformano in stelle che consistono di neutroni estremamente compatti, che hanno chiamato stelle di neutroni. Baade e Zwicky hanno suggerito che il rilascio dell'energia di legame gravitazionale delle stelle di neutroni alimenta la supernova: "Nel processo delle supernova, la massa alla rinfusa viene annientata".

Si pensava che le stelle dei neutroni fossero troppo deboli per essere rilevabili. Si lavorò poco su di esse fino al novembre 1967, quando Franco Pacini (1939-2012) fece notare che se le stelle di neutroni giravano e avevano grandi campi magnetici, allora venivano emesse onde elettromagnetiche. Il radioastronomo Antony Hewish e la sua assistente di ricerca Jocelyn Bell a Cambridge rilevarono presto impulsi radio da stelle che oggi sono note come pulsar.

Domande e risposte

D: Che cos'è una stella di neutroni?

R: Una stella di neutroni è una stella molto piccola e densa, composta quasi completamente da neutroni. Ha un raggio di circa 11-11,5 chilometri e una massa di circa due volte quella del Sole.

D: Quanto è densa una stella di neutroni?

R: La densità della stella è come quella del nucleo di un atomo, con il suo campo gravitazionale in superficie che è 2x1011 volte più forte che sulla Terra. Per metterlo in prospettiva, tutta la massa del nostro sole potrebbe essere spinta in una palla di 19 chilometri di diametro. Un cucchiaino di materia della stella di neutroni peserebbe 6 miliardi di tonnellate.

D: A che velocità ruotano le stelle di neutroni?

R: Le stelle di neutroni ruotano molto velocemente, da 0,001 secondi fino a 30 secondi per girare.

D: Quali tipi esistono?

R: Esistono diversi tipi, come le pulsar, le magnetar e le pulsar binarie, che emettono fasci di radiazioni elettromagnetiche o hanno forti campi magnetici, rispettivamente tra 108 e 1015 volte più forti di quelli terrestri.

D: Che temperatura hanno in genere?

R: Le stelle di neutroni che possono essere osservate sono molto calde e in genere hanno una temperatura superficiale di circa 600000 K (600000 gradi Kelvin).