IPOTESI ESOTICA PER LE STELLE DI NEUTRONI

Cuore di quark

Come distinguere fra stelle di neutroni “standard”, il cui nucleo è composto appunto di neutroni, e stelle di neutroni nel cui nucleo siano presenti quark non confinati? Prova a rispondere uno studio pubblicato su Physical Review Letters

Rappresentazione artistica della collisione tra stelle di neutroni. Crediti: Dana Berry, SkyWorks Digital

Rappresentazione artistica della collisione tra stelle di neutroni Crediti: Dana Berry, SkyWorks Digital

C’è la cold dark matter, quella materia oscura fredda di cui dovrebbe essere fatta gran parte della massa dell’universo. Ma c’è anche c’è la meno nota cold quark matter, una materia esotica che potrebbe costituire l’ingrediente fondamentale delle stelle di neutroni. Una coppia di scienziati ha ora determinato con precisione, per la prima volta, le proprietà termodinamiche della materia densa di quark che si genera alle condizioni estreme prodotte dalla fusione di stelle di neutroni.

La recente rilevazione, da parte delle collaborazioni LIGO e Virgo, delle onde gravitazionali emesse dalla fusione di due buchi neri ha aperto una nuova finestra nell’osservazione nel cosmo. Le future osservazioni di analoghi merging tra coppie di stelle di neutroni, o tra una stella di neutroni e un buco nero, potranno rivoluzionare quello che oggi sappiamo sulle proprietà delle stelle neutroni, l’oggetto stellare (buchi neri esclusi, dunque) più denso nell’universo. Fornendo informazioni dinamiche dettagliate sulle proprietà della materia di queste stelle, tali osservazioni riusciranno a far luce sulla loro composizione interna.

«Queste osservazioni potrebbero un giorno permetterci di capire se le stelle di neutroni sono composte esclusivamente da nuclei atomici ordinari o se invece contengono una materia più esotica, materia densa di quark non confinati», dice uno dei due autori dello studio, Aleksi Vuorinen, dell’Università di Helsinki.

Per condurre la loro ricerca di cromodinamica quantistica, Vuorinen e il secondo autore dello studio, Aleksi Kurkela (del CERN e dell’Università di Stavanger), hanno preso in esame la perturbazione termica a temperatura zero, generalizzandola però a un ordine superiore.  Un passaggio cruciale, questo, perché le fusioni di stelle di neutroni possono contemplare temperature enormemente elevate, forse fino a 100 MeV, equivalenti a oltre mille miliardi di gradi.

I nuovi risultati così ottenuti consentono simulazioni realistiche di stelle di neutroni con il nucleo composto di quark, e rappresentano quindi un passo importante per arrivare a distinguere fra stelle di neutroni “standard”, il cui nucleo è composto appunto di neutroni, e stelle di neutroni il cui nucleo sia formato, invece, da qualcosa di più esotico: materia di quark.

Per saperne di più:

  • Leggi su Physical Review Letters  l’articolo “Cool Quark Matter“, di Aleksi Kurkela e Aleksi Vuorinen

Fonte: Media INAF | Scritto da Giuseppina Pulcrano