Due stelle di neutroni si fondono e ci regalano una migliore comprensione dell'Universo

Due stelle di neutroni si fondono e ci regalano una migliore comprensione dell'Universo

Due stelle di neutroni, il prodotto dell'esplosione di una supernova, si sono scontrate e fuse. Questo ha prodotto molta materia (tra cui notevoli quantità di oro) ed energia, ma soprattutto ha chiarito alcuni misteri scientifici

di Riccardo Robecchi pubblicata il , alle 10:01 nel canale Scienza e tecnologia
 

Un nuovo tassello si è aggiunto qualche giorno al grande puzzle della nostra conoscenza dell'universo. Le rilevazioni simultanee di LIGO, VIRGO e del telescopio Fermi hanno confermato la collisione di due stelle di neutroni, che ha portato alla creazione di massicce quantità di metalli pesanti tra cui l'oro.

LIGO e VIRGO sono i due rilevatori di onde gravitazionali attualmente in attività: LIGO è negli Stati Uniti ed è composto da due rilevatori, mentre VIRGO è un rilevatore sito a Cascina, in provincia di Pisa. In un periodo di attività simultanea dei tre rilevatori è stato possibile rilevare onde gravitazionali provenienti da due stelle di neutroni in fase di collisione e fusione.

Le stelle di neutroni sono stelle formate quasi esclusivamente da neutroni, con una quantità di materia esotica non meglio definita e in proporzioni ancora non chiare o dimostrate (es. stelle di quark). Contrariamente alle stelle come il Sole, non si formano per aggregazione ma in seguito all'esplosione di una supernova: se questa non è troppo grande (circa 10 volte la massa del Sole), la stella esplode liberando una quantità estrema di energia e lasciando dietro di sé il nucleo stellare - con una massa pari a una o due volte quella solare.

Se ha una massa superiore a 1,4 masse solari, il nucleo collassa, diventando una sfera di materia di poche decine di chilometri di diametro. La materia, compressa in un volume così ridotto, va incontro a un processo di degenerazione e alla trasformazione in neutroni, con elettroni e protoni che vengono fatti fondere tra loro dall'enorme pressione della forza di gravità.

Fusione di due stelle di neutroni

Le due stelle di neutroni che si sono fuse hanno una distanza dalla Terra di circa 130 milioni di anni luce e l'evento è stato ripreso contemporaneamente sia dai rilevatori di onde gravitazionali che dal telescopio Fermi, che ha rilevato l'emissione di raggi gamma e ha dunque confermato che le onde gravitazionali si muovono alla velocità della luce (o comunque a una velocità molto vicina a quella della luce).

La fusione è durata circa 100 secondi, fatto che ha permesso di ottenere molti dati e che va ben oltre quanto rilevato finora con i buchi neri - i cui eventi durano solitamente pochi secondi o frazioni di secondo.

La fusione delle due stelle di neutroni ha prodotto una grande quantità di atomi pesanti (ad esempio l'oro), sulla cui origine gravavano ancora dubbi: l'energia derivante dalle supernove, infatti, non sembrava sufficiente. Non solo: sono state rilevate gamma ray burst, esplosioni di raggi gamma, la cui origine a partire dall'unione di stelle di neutroni era soltanto un'ipotesi che viene ora confermata.

Non c'è certezza su cosa sia stato creato in seguito a questa fusione: potrebbe trattarsi della stella di neutroni più massiccia finora osservata o del buco nero più piccolo. Serviranno ulteriori osservazioni per confermare la natura del nuovo oggetto.

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30 Commenti
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aqua8419 Ottobre 2017, 11:05 #1
qualcuno mi spiega, nel modo meno complicato possibile, come fanno a capire la distanza tra noi e qualunque cosa nell'universo?
in questo caso, come hanno "visto" che queste stelle erano a 130 milioni di anni luce?? che non è proprio una misura vicina...
Cloud7619 Ottobre 2017, 11:07 #2
hanno confermato la collisione di due stelle di neutroni, che ha portato alla creazione di massicce quantità di metalli pesanti tra cui l'oro.


Ma l'oro è un metallo pesante?
http://www.ing.unitn.it/~colombo/me...anti/intro.html
Se si parla solo di numero atomico forse sì ma come concezione di "metallo pesante" non è nella lista.
Slater9119 Ottobre 2017, 11:13 #3
Originariamente inviato da: Cloud76
Ma l'oro è un metallo pesante?
Non mi risulta:
http://www.ing.unitn.it/~colombo/me...anti/intro.html


Ciao,
In questo caso si intende "pesante" dal punto di vista atomico, non dal punto di vista degli effetti sulla salute. In generale, si parla di atomo pesante in quei casi descritti anche dal tuo link: "si definiscono metalli pesanti quei metalli con numero atomico superiore di quello del ferro (55)". Questa distinzione è necessaria perché gli atomi con numero atomico superiore al 55 sono creati dall'esplosione delle supernove e dalla fusione delle stelle di neutroni, e sono quindi troppo pesanti per essere creati normalmente con i processi di fusione nucleare all'interno delle stelle.
Cloud7619 Ottobre 2017, 11:15 #4
Ciao, sì ho editato la domanda perchè la dizione può essere differente, nel senso se si fa riferimento al solo numero atomico e se si parla di "metalli pesanti" come da riferimento di tossicità o inquinamento.

Il link però dice:
quei metalli con numero atomico superiore di quello del ferro (55) con una densita' molto elevata [B][U]e[/U][/B] che sono causa comune di inquinamento e tossicita' negli organismi biologici

quindi entrambe le cose.
cignox119 Ottobre 2017, 11:18 #5
-qualcuno mi spiega, nel modo meno complicato possibile, come fanno a capire la distanza tra noi e qualunque cosa nell'universo?

Ci sono davvero diversi modi.

1) parallasse: si calcola l'angolo tra la stella e il piano orbitale della terra oggi e tra 6 mesi. Siccome hai 2 angoli e un lato (il diametro dell'orbita terrestre) con la trigonometria puoi calcolare la distanza del vertice ignoto (la stella). Se questa non é troppo distante da rendere gli errori di misurazione troppo influenti.

2)Red shift. Dallo spettro della stella calcoli il red shift e quindi la velocitá di allontanamento e quindi la distanza.

3)Luminositá apparente: dallo spettro calcoli la luminositá reale della stella e la confronti con la luminositá apparente per valutare la distanza.

4)Viciinanza con oggetti di distanza nota. Ci sono oggetti (ad esempio alcuni tipi di stelle variabili, o di supernovae) da cui si puó capire la distanza. Alcune stelle variabili pulsano con una frequenza che dipende dalla massa e quindi dalla luminositá. Si compara questa con la luminositá apparente. Stelle vicine avranno simile distanza. Anche alcuni tipi di supernovae hanno una luminositá predefinita da cui si puó calcolare la distanza per lo stesso ragionamento.

5)Lente gravitazionale: quando un oggetto passa dietro ad un forte campo gravitazionale la sua immagine viene distorta e dalla distorsione si possono ipotizzare alcune proprietá come la distanza.

Non sono un astronomo, quindi potrei essere stato impreciso. Da prendere con le pinze :-)
DevilsAdvocate19 Ottobre 2017, 11:19 #6
Originariamente inviato da: aqua84
qualcuno mi spiega, nel modo meno complicato possibile, come fanno a capire la distanza tra noi e qualunque cosa nell'universo?
in questo caso, come hanno "visto" che queste stelle erano a 130 milioni di anni luce?? che non è proprio una misura vicina...


C'e' un fenomeno che si chiama parallasse, lo noti se guardi fuori dal finestrino mentre sei in treno... vedrai lo stesso oggetto muoversi di meno (cioè, la sua proiezione sul finestrino si sposta di una distanza minore) se è più distante da te. La terra è in rotazione sul suo asse e attorno al sole, paragonala al treno....
Slater9119 Ottobre 2017, 11:21 #7
Originariamente inviato da: Cloud76
Ciao, sì ho editato la domanda perchè la dizione può essere differente, nel senso se si fa riferimento al solo numero atomico e se si parla di "metalli pesanti" come da riferimento di tossicità o inquinamento.

Il link però dice:
quei metalli con numero atomico superiore di quello del ferro (55) con una densita' molto elevata [B][U]e[/U][/B] che sono causa comune di inquinamento e tossicita' negli organismi biologici

quindi entrambe le cose.


Quella è una delle tante possibili definizioni ed è tipicamente la definizione data dai chimici e dai biologi. La definizione che ho usato io nell'articolo è quella usata solitamente da fisici e astrofisici. Non esiste un'unica definizione di metallo pesante e, come puoi constatare tu stesso, l'oro viene spesso definito un metallo pesante - ad esempio, su Wikipedia in inglese e dalla BBC.
jepessen19 Ottobre 2017, 11:22 #8
Originariamente inviato da: aqua84
qualcuno mi spiega, nel modo meno complicato possibile, come fanno a capire la distanza tra noi e qualunque cosa nell'universo?
in questo caso, come hanno "visto" che queste stelle erano a 130 milioni di anni luce?? che non è proprio una misura vicina...


Fondamentalmente tramite redshift.

Quando una sorgente emette onde elettromagnetiche (luce, radio, x sono tutte la stessa cosa, cambia la frequenza), emette un suo spettro caratteristico... questo te lo fanno vedere a scuola quando bruciano sostanze diverse e la fiamma ha colore diverso. Le frequenze di questi spettri sono note con precisione.

Quando vedono un oggetto lontano, ne misurano lo spettro: dalle analisi dello spettro sono in grado di capire quali sostanze sono presenti (e da questo hanno capito che c'e' oro), ma vedono pure che lo spettro e' ha una frequenza inferiore. Questo fenomeno e' dovuto al fatto che, mentre l'onda viaggia, lo spazio si dilata, dilatando l'onda. Piu' tempo viaggia l'onda, piu' si dilata. Misurando questo 'redshift', e conoscendo la velocita' di dilatazione dello spazio, si calcola la distanza dell'oggetto che ha emesso la sorgente.
aqua8419 Ottobre 2017, 11:26 #9
@ cignox1
grazie, mi hai dato tutte risposte molto comprensibili

@ DevilsAdvocate
molto interessante, grazie

cioè io banalmente pensavo al classico "Radar", cioè veniva inviato un impulso e la risposta che generava mi diceva la distanza... ma a quelle distanze non credo funzioni, e forse non solo per colpa della distanza ma di eventuali interferenze lungo il percorso.
Giusto?
Cloud7619 Ottobre 2017, 11:27 #10
Originariamente inviato da: Slater91
Quella è una delle tante possibili definizioni ed è tipicamente la definizione data dai chimici e dai biologi. La definizione che ho usato io nell'articolo è quella usata solitamente da fisici e astrofisici. Non esiste un'unica definizione di metallo pesante e, come puoi constatare tu stesso, l'oro viene spesso definito un metallo pesante - ad esempio, su Wikipedia in inglese e dalla BBC.


Sì è vero, sto cercando ma vedo che non c'è una definizione univoca, e leggo che ci sono anche alcune definizioni discordi circa la nomenclatura di metallo pesante. Se facciamo riferimento al solo peso atomico allora sì, è pesante, ma in tutti gli elenchi che ho letto sui metalli pesanti non è contemplato (che fanno forse più riferimento a tossicità e inquinamento).
Ok.

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