Onde Gravitazionali: la prossima tappa sarà osservare le stelle di neutroni

Risale allo scorso febbraio la rilevazione delle onde gravitazionali prodotte dallo scontro di due buchi neri. Ora i ricercatori si aspettano di studiare segnali simili a seguito dello scontro di altri giganti nell’universo come, ad esempio, le stelle di neutroni.

astronomia

Stella di neutroni (fotografia per gentile concessione NASA/Andrew Fruchter STScI).

In un recente studio – che si intitola Cool Quark Matter e che è stato pubblicato nella rivista Physical Review Letters – Aleksi Kurkela (CERN) e Aleksi Vuorinen (Università di Helsinki) hanno sviluppato un nuovo metodo per analizzare la materia ultradensa, che in gergo si chiama “quark matter”, e che si pensa esista nel nucleo delle stelle di neutroni. La possibilità di avere un quadro il più possibile completo delle proprietà della materia di una stella di neutroni è, infatti, indispensabile per analizzare le emissioni che seguono alcuni eventi, in primis la formazione di un buco nero a seguito della fusione di due stelle di neutroni.

Fino ad oggi la migliore descrizione quantitativa della materia di quark funziona solo ad una temperatura che si approssima allo zero assoluto. Anche se questa approssimazione è sufficiente per descrivere le stelle di neutroni dormienti, nel caso di una collisione le temperature sarebbero di gran lunga più elevate, al punto di richiedere decisive correzioni termiche nei modelli che intendono spiegare questi fenomeni.

Il lavoro di Kurkela e Vuorinen rappresenta un passo avanti in quanto, mediante una generalizzazione dell’equazione di stato che descrive la materia di quark, sono in grado di fornire una descrizione più precisa di ciò che accade alla materia durante una fusione tra stelle di neutroni. E ci riescono “simulando” una temperatura diversa da zero.

neutron star mergers

Credit: NASA/CXC/SAO (X-Ray); NASA/JPL-Caltech (Infrared).

La Materia di Quark – Come suggerisce il loro nome, le stelle di neutroni sono fatte di neutroni che, a loro volta, sono composti da quark. Di solito in natura i quark sono legati insieme in gruppi di tre ma nel caso delle stelle di neutroni, per l’enorme densità e pressione che ne caratterizza il nucleo, questi legami risultano spezzati e i quark si presentano sotto forma di materia (di quark, appunto). Benché gli acceleratori di particelle ad alta energia, come il Large Hadron Collider (LHC), siano in grado di produrre il plasma di quark e gluoni, questo tipo di materia esiste solo per una frazione di secondo prima di decadere (a causa delle difficoltà nel mantenimento delle condizioni di temperatura estreme in cui si presenta). Anche per questo motivo la natura della materia di quark è ancora oscura.

Ma non dobbiamo pensare che la materia di quark sia la stessa cosa del plasma di quark e gluoni. Gli scienziati spiegano che esiste una significativa differenza tra le due. Mentre il plasma di quark e gluoni che viene prodotto in collisioni tra ioni pesanti può essere pensato come una zuppa calda ma non molto densa, la materia di quark è uno stato molto denso, freddo e solido.

Onde gravitazionali dalle stele di neutroni – Grazie a tecniche simili a quelle che sono state recentemente usate per rilevare le onde gravitazionali dalle collisioni dei buchi neri, i ricercatori sono attualmente alla ricerca di segnali simili provenienti da collisioni di stelle di neutroni. Se ciò accadesse, sarebbe una fonte di informazioni senza precedenti per chi intende studiare le proprietà della materia in situazioni “estreme”. “Con ciò saremmo in grado di dedurre l’equazione di stato della materia di cui le stelle sono composte e, successivamente, potremmo comprendere le proprietà termodinamiche della materia nucleare fatta di quark”, ha spiegato Kurkela, uno degli autori della ricerca.

Se, come sperano i fisici, entro quest’anno saranno fatti significativi progressi, assisteremo a un decisivo passo avanti nel settore della cromodinamica quantistica (QCD).

Fonte: http://bit.ly/2arp02H

[Visto che i giornali on-line tendono a pubblicarti gratis, a questo punto ho deciso di pubblicare tutto ciò che scrivo sul mio blog. Se proprio devo “lavorare” gratis almeno alimento uno spazio sul web che è solo mio].

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2 pensieri su “Onde Gravitazionali: la prossima tappa sarà osservare le stelle di neutroni

  1. Sono argomenti molto interessanti, ma di fisica non ne so nulla. Allora le mie domande assomigliano a quelle che fa un bambino. Se una stella di neutroni incontrasse nel suo cammino della polvere stellare e la risucchiasse a se potrebbe rigenerarsi? Diciamo una sorta di araba fenice. O succederebbe qualcosa d’altro?

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    • le stelle di neutroni non risucchiano nulla. Gli unici mostri che ingoiano polveri e materia sono i buchi neri. La rigenerazione è però impossibile

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