La collisione di due stelle di neutroni è un evento storico, ecco il perchè

Scopriamo perché la collisione tra due stelle di neutroni è un evento che ha esaltato la comunità scientifica: cosa implica questa scoperta?

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Il 16 ottobre circola una notizia considerata sensazionale da tutta la comunità scientifica: due stelle di neutroni estremamente dense si sono scontrate generando onde così intense da essere rilevate in tutto il nostro globo. Gli astronomi e astrofisici da ogni parte del pianeta erano in fibrillazione dallo scorso 17 agosto, quando i telescopi sparsi in tutto il pianeta hanno catturato questi segnali intensi, avvenuti ad una distanza di circa 130 milioni di anni luce nella galassia NGC 4993. Parliamo di uno scontro che ha impiegato 130 milioni di anni ad arrivarci, iniziato quando il T-Rex camminava su questa superficie: la velocità della luce sarà anche istantanea per il nostro occhio, ma non abbastanza per viaggiare nello spazio vuoto. Ora la domanda sorge spontanea: perché questo evento è così importante tanto da essere stato definito (forse in modo esagerato) una rivoluzione? Cos'è una stella di neutroni e perché sono stati rilevati più segnali quasi in contemporanea? Insomma cos'ha la comunità scientifica da gioire? Proseguendo lo scoprirete, ma intanto vi lasciamo ad una ricostruzione dell'esplosione dopo il famoso scontro tra stelle di neutroni.


Le stelle di neutroni e il rilascio di onde elettromagnetiche e gravitazionali

Le stelle di neutroni sono il nucleo residuo di stelle massive, aventi fino a 30 volte la massa del sole. Sono i corpi più densi e piccoli che conosciamo nella galassia, con un raggio dell'ordine dei 10 km. Fin qui nulla di complesso, sappiamo tutti che le stelle, compreso il nostro Sole, non hanno certo una vita infinita e prima o poi il meccanismo di fusione nucleare che le alimenta cessa. Perché la collisione tra due stelle di neutroni, così come mostrato nel video, è un evento così importante? Innanzitutto è la prima volta nella storia che vengono rilevate con successo sia onde elettromagnetiche che gravitazionali quasi nello stesso istante, tutte causate dallo scontro tra le stelle. Le onde elettromagnetiche sono quelle che ci permettono di vedere il mondo tramite i nostri occhi (frequenza ottica, ovvero la luce), ma ne esistono di vari tipi in base alla frequenza: i rilevatori di tutto il globo hanno ricevuto un ambio spettro che va dai raggi gamma alle onde radio, passando per le microonde, l'infrarosso, e via dicendo. Solitamente ogni antenna è progettata per rilevare una certa frequenza ed il fatto che l'evento sia stato captato da strumenti sparsi per il globo e in orbita (Hubble, Fermi, Swift, Chandra, Spitzer, ... ) è già una prova di quanto questo sia importante per la scienza.

Ma la storia non finisce certo qui: 1,7 secondi prima dell'arrivo delle onde elettromagnetiche, sono state rilevate le onde gravitazionali dai due osservatori LIGO e dall'osservatorio VIRGO, per la precisione le quinte onde gravitazionali certe mai identificate dall'uomo. Già Einstein le teorizzò nel '900, ma solo nel 2015 grazie a LIGO si scoprì che l'increspatura spazio-temporale dovuta a masse enormi è una realtà. Qualche settimana fa VIRGO ha misurato la quarta onda gravitazionale per la prima volta (fino ad allora solo LIGO era riuscito a rilevarle), ma stavolta tutti gli osservatori hanno captato l'increspatura generata dalle due stelle di neutroni che si sono scontrate. Per capire come LIGO e VIRGO riescono a identificare la distorsione dello spazio-tempo vi rimandiamo ad un breve approfondimento dedicato all'assegnazione dell'ultimo nobel per la fisica, mentre un'idea di come visualizzare queste onde la potete avere dal prossimo video nel pattern a spirale formato dalle due stelle mentre si avvicinano. Oltretutto questa è la prima onda che proviene da due oggetti che non sono due buchi neri.


Finalmente sappiamo da dove vengono gli elementi più pesanti dell'universo

Si suppone che inizialmente, dopo il Big Bang, i primi elementi a formarsi sono stati gli atomi di idrogeno, per via della loro semplicità: un elettrone che "orbita" attorno ad un protone. Gli elementi più complessi si sono formati successivamente tramite il meccanismo della fusione nucleare, secondo il quale si sono create le condizioni per far sì che più protoni potessero fondersi in un solo nucleo insieme a dei neutroni, creando elementi più pesanti come l'elio che ha due protoni. Così via per altri atomi come l'ossigeno o il carbonio fino al ferro, ma più si va avanti nella tavola periodica e più gli elementi diventano pesanti, in quanto si alza il numero di protoni e neutroni nel nucleo, ed il meccanismo che li genera non risiede nelle stelle. Fino ad oggi gli astronomi non sapevano con certezza quale fosse il processo di formazione degli elementi più pesanti della tavola periodica come l'oro, il platino o l'uranio, nonostante chiaramente ci fossero diverse teorie al riguardo. Ebbene, ora sembra che lo scontro tra le stelle di neutroni sia la risposta a questa domanda: grazie a questa collisione ci sarebbero i presupposti per la formazioni degli elementi più pesanti presenti nell'universo, ben noti anche a noi che viviamo sulla terra. Secondo Patrick Sutton di LIGO non è chiaro se questo evento contribuisca ad una piccola frazione della formazione degli elementi pesanti, o se addirittura le collisioni tra stelle di neutroni siano responsabili di più della metà di questi atomi, ma la cosa certa è che finalmente la scienza ha trovato quel tassello che mancava per dare una spiegazione più completa alla domanda "come si è formato l'universo?".