Le superstelle di neutroni ovvero uno dei tanti gradini della scala del Cosmo.

E’ un momento particolarmente felice per le ricerche sulle stelle di neutroni, soprattutto su quelle che stanno per collassare verso un buco nero. Esse sono sede di improvvisi, brevi e intensissimi lampi gamma, forse i fenomeni più energetici dell’Universo. Si pensava che il campo magnetico di questi oggetti-limite avesse una grande responsabilità nell’intera faccenda, ma, oggi, una simulazione al computer lo ha dimostrato e descritto perfettamente. E questo fatto, ci fa pensare ancora una volta…

Una stella ipermassiva di neutroni si forma quando due stelle di neutroni, di un sistema binario, si fondono insieme. Abbiamo già parlato di questo fenomeno eccezionale poco tempo fa. Se il destino dell’oggetto è segnato, in quanto non può che collassare in un buco nero, vi è un breve intervallo di tempo che precede la soluzione finale. Essa è accompagnata dai lampi di raggi gamma corti, enormi esplosioni energetiche. Essi durano più o meno un secondo e liberano, in un attimo, l’energia prodotta dalla tutta la Via Lattea in un anno intero. Questa specie di esplosione incontrollata doveva per forza essere legata a qualcosa di più che il collasso di materia e si è sempre pensato che il campo magnetico ne fosse il regista. Idee, però, senza alcuna prova definitiva. Finalmente, è stato messo a punto un modello super raffinato che ha dato la risposta che ci si aspettava.  Scienziati del Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute/AEI) hanno scoperto un meccanismo che produce  un campo magnetico mostruoso, proprio nella fase di collasso verso il buco nero.

L’esistenza di un tale campo magnetico può senz’altro spiegare il rilascio di una spaventosa quantità di energia. Sì, ma come si forma un campo magnetico così intenso (fino a centinaia di milioni di miliardi di volte quello del nostro piccolo pianeta) nel giro di pochi attimi? Bisogna, infatti, tener presente che i campi magnetici delle singole stelle di neutroni, prima della fusione, sono di gran lunga più deboli di quello necessario. La spiegazione sta nella rotazione differenziale ultra rapida di un plasma. Qualcosa non molto diverso da ciò che, in piccolo, avviene in un disco proto planetario. Gli strati di materia ionizzata si “strofinano” uno con l’altro e causano moti turbolenti. Siamo di fronte a ciò che prende il nome di instabilità magnetorotazionale, in grado di amplificare in modo mostruoso un campo magnetico del tutto normale.

Il modello in 3D ha simulato una stella di neutroni ipermassiva che parte da un campo magnetico “normale”. La sua struttura è velocemente costretta cambiare a causa della rotazione rapidissima. La stella collassa verso un buco nero, circondata da una nuvola di materia che sarà in seguito ingoiata dal “cannibale” appena nato. Durante il collasso avviene l’amplificazione del campo magnetico interno alla stella, soggetta a una pressione gravitazionale insostenibile. Condizioni, queste, che si possono avere solo durante processi di questo tipo. Ciò che si ipotizzava soltanto  è apparso nettamente nella simulazione. Queste instabilità nel campo producono immediatamente un lampo di energia di potenza fantastica. Un grido di gioia o di paura? Non possiamo saperlo, ma comunque un segno indiscutibile di una delle trasformazioni più sconvolgenti che l’Universo sa produrre.

La scoperta è particolarmente importante perché dimostra la reale esistenza delle instabilità magnetorotazionali, che, pur essendo parte integrante della relatività generale, non hanno ancora una trattazione analitica capace di descriverle compiutamente. Inoltre, vi è stata la conferma che la produzione di raggi gamma di inusitata violenza sono realmente dipendenti da campi magnetici altrettanto intensi.

Una personale considerazione: ancora una volta, malgrado l’Universo sembri evolversi su tempi scala incredibilmente lunghi per il metro umano, i fenomeni veramente decisivi hanno spesso una durata infinitamente piccola. La storia della Terra e delle forme di vita mostra, in  fondo, lo stesso metodo: tutto evolve lentamente, ma i veri cambiamenti drastici e risolutivi avvengono per episodi improvvisi e inaspettati, come fenomeni geologici di portata immensa o impatti esterni. Come ormai detto e ridetto varie volte, le regole sono sempre simili tra loro. L’Universo, e tutto ciò che opera al suo interno, assomiglia a una funzione a gradini, in cui i punti singolari smettono di essere l’eccezione e diventano la norma e la base per ogni effettivo salto di “qualità”. Non per niente la nascita stessa del Cosmo e l’apparente fine delle stelle più massicce portano a situazioni del genere, anche se su scala macroscopica. Come i primi incontri di pugilato: non si poteva vincere ai punti, ma bisognava aspettare il colpo da KO. Ore di combattimento, risolto in una frazione di secondo.

Un argomento su cui riflettere a lungo, nel quadro delle domande che ci siamo spesso posti in questi ultimi tempi…

Ti ricordiamo che per commentare devi essere registrato. Iscriviti al Forum di Astronomia.com ed entra a far parte della nostra community. Ti aspettiamo! : )

10 Commenti    |    Aggiungi un Commento

  1. Grazie Enzo, altro che il temporale di Torino l'altro giorno!

    Non oso, a meglio dire non riesco a immaginare le tremende forze che si sviluppano. Che lotte fra campo magnetico e gravitazionale! come interagiscono fra di loro?

    A proposito anche il campo magnetico può influenzare lo spazio tempo?

  2. Citazione Originariamente Scritto da Beppe Visualizza Messaggio
    Grazie Enzo, altro che il temporale di Torino l'altro giorno!

    Non oso, a meglio dire non riesco a immaginare le tremende forze che si sviluppano. Che lotte fra campo magnetico e gravitazionale! come interagiscono fra di loro?

    A proposito anche il campo magnetico può influenzare lo spazio tempo?

    Sinceramente io penso di no anche se comunque, se è particolarmente intenso, immagino che in particolari circostanze possa quanto meno accellerare delle particelle mettendole in condizioni relativistiche (con magari velocità prossime a quella della luce)...
    Chissà però...

  3. Direi che stiamo vivendo un momento storico/scientifico particolare : ogni giorno o quasi avviene una nuova scoperta importante che si rivela di fondamentale importanza a volte per la conferma di teorie in attesa di dimostrazione, altre volte per trovare risposte inattese a problemi che sembravano insolubili. Se pensiamo che fino a meno di 100 anni fa le scoperte si susseguivano in tempi lunghissimi .....questo mi fa ripensare al senso della "carrellata" nell'articolo di Enzo di qualche giorno fa

  4. Citazione Originariamente Scritto da Beppe Visualizza Messaggio
    Grazie Enzo, altro che il temporale di Torino l'altro giorno!

    Non oso, a meglio dire non riesco a immaginare le tremende forze che si sviluppano. Che lotte fra campo magnetico e gravitazionale! come interagiscono fra di loro?

    A proposito anche il campo magnetico può influenzare lo spazio tempo?
    no, il campo magnetico rimane intrappolato anche lui all'interno dell'OdE. D'altra parte si menifesta attraverso particelle... lo spazio non è influenzato. Vi è però un campo magnetico proprio del disco di accrescimento o se vuoi visibile nell'ergosfera. E' la rotazione che lo causa.

  5. Ciao Enzo, ho sentito in un documentario che un lampo gamma potrebbe essere stato la causa della estinzione di massa del Permiano, circa 250 milioni di anni fa. Secondo te è possibile? Oltre a qualche cometa "nascosta" dobbiamo temere anche i lampi gamma?

  6. Citazione Originariamente Scritto da SuperMagoAlex Visualizza Messaggio
    Ciao Enzo, ho sentito in un documentario che un lampo gamma potrebbe essere stato la causa della estinzione di massa del Permiano, circa 250 milioni di anni fa. Secondo te è possibile? Oltre a qualche cometa "nascosta" dobbiamo temere anche i lampi gamma?
    Beh... perchè no?! la probabilità di essere investiti dalle radiazioni di un oggetto del genere, sufficientemente vicino da causare uno sfacelo, è simile a quella di un impatto con un asteroide di dieci chilometri di diametro. Mi sembra di avere riportato qualche numero in un articolo sulla paura delle esplosioni stellari... prova a cercarlo... io adesso devo uscire...