Radiazioni gamma ottenute dalla fusione di due stelle di neutroni

0

Raggi gamma dalla fusione di due stelle di neutroni
Clicca per ingrandire

Ci sono volute quasi sette settimane di elaborazione perché il supercomputer Damiana dello Albert Einstein Institute (AEI) di Potsdam in Germania sfornasse i risultati di una simulazione della durata complessiva di appena 35 millisecondi. Gli autori della ricerca, che sarà pubblicata il primo maggio su The Astrophysical Journal Letters (con primo firmatario Luciano Rezzolla), volevano verificare se la fusione di due stelle di neutroni è in grado di produrre lampi brevi di raggi gamma (o GRB, gamma ray bursts), uno dei fenomeni astrofisici più potenti ed elusivi.

Una stella di neutroni è il residuo superdenso dell’esplosione di supernova di una stella di circa 30 masse solari. L’oggetto che rimane dopo l’esplosione ha un diametro di pochi chilometri, ma una massa superiore a quella del Sole. La densità è tale che un cucchiaino di materia prelevato da una stella di neutroni peserebbe quanto l’intera catena montuosa dell’Himalaya. La simulazione realizzata presso lo AEI ha dimostrato che, quando due stelle superdense di questo tipo si scontrano, si creano inevitabilmente le condizioni che producono lampi di raggi gamma brevi. Erano almeno vent’anni che gli studiosi attribuivano il fenomeno alla fusione tra stelle di neutroni, ma non avevano avuto finora la possibilità di dimostrarlo.

Le condizioni iniziali della simulazione erano due stelle di neutroni in orbita reciproca a una distanza di poco più di 17 km, ciascuna con un diametro di circa 27 chilometri, una massa pari a 1,5 volte quella del Sole e un campo magnetico mille miliardi di volte più potente di quello solare. In appena 15 milliescondi le due stelle di neutroni si sono fuse, dando origine a un buco nero di meno di 10 km di diametro e 2,9 masse solari, in rapidissima rotazione, circondato da un denso e caotico alone di gas altamente ionizzato, con temperature superiori ai 10 miliardi di gradi centigradi, e attraversato da un campo magnetico molto più potente di quello delle due stelle di partenza, ma ancora del tutto disorganizzato.

Nei successivi 11 millisecondi, il gas in rotazione intorno al buco nero a una velocità prossima a quella della luce ha continuato ad amplificare il campo magnetico, fino a renderlo circa 1000 volte più potente di quello delle stelle di neutroni. Il campo magnetico si è poi organizzato, producendo due opposte strutture a imbuto allineate con l’asse polare del buco nero: ecco dunque l’innesco dei getti relativistici all’origine dei lampi di raggi gamma brevi!

Si attende ora soltanto la prova finale: il rilevamento di quelle onde gravitazionali, così deboli e perciò così sfuggenti, che la teoria della relatività prevede come necessario corollario della fusione tra due stelle di neutroni.