Quanto è calda una stella di neutroni

stelle di neutroni sono i resti incredibilmente densi di stelle supermassicce che sono esplose come supernove.

L'evoluzione e il destino finale di una stella dipendono in gran parte dalla sua massa. Tutte le stelle supermassicce - stelle con una massa iniziale superiore a circa otto volte quella del Sole - hanno la capacità di diventare stelle di neutroni. Quando una stella supermassiccia inizia a morire, forma una supergigante rossa. Dopodiché, queste stelle esplodono, si evolvono in nane bianche o diventano supernove. Se ciò che rimane del nucleo della stella dopo l'esplosione della supernova ha una massa inferiore a circa tre volte la massa del Sole, allora si forma in una stella di neutroni (se il resto è più massiccio, collasserà in un buco nero). Le stelle di neutroni sono straordinariamente dense. Hanno una massa maggiore di quella dell'intero Sole, ma hanno raggi di soli 10 chilometri circa. Un singolo cucchiaino di una stella di neutroni avrebbe un massa di circa un trilione di chilogrammi. Le stelle di neutroni sono così chiamate perché sono composte principalmente da neutroni, poiché la maggior parte dei protoni e degli elettroni si sono combinati per formare neutroni in condizioni incredibilmente dense. Anche se non generano attivamente calore attraverso la fusione nucleare, le stelle di neutroni sono incredibilmente calde, con temperature di gran lunga superiori a quelle delle stelle normali.

Nel 1997 Hubble ha fornito il primo sguardo diretto, in luce visibile, a una stella di neutroni isolata. I risultati del telescopio hanno mostrato che la stella è molto calda (670.000 gradi Celsius in superficie) e non può essere più grande di 28 chilometri di diametro. Questi risultati hanno dimostrato che l'oggetto deve essere una stella di neutroni, perché nessun altro tipo di oggetto conosciuto può essere così caldo, piccolo e debole.

Nel 2017 il telescopio ha anche osservato per la prima volta la sorgente delle onde gravitazionali create dalla fusione di due stelle di neutroni. Questa fusione ha dato luogo a un evento noto come Kilonova – qualcosa di effettivamente previsto dalla teoria decenni fa – che si traduce nell'espulsione di elementi pesanti come l'oro e il platino nello spazio. Questo evento ha anche fornito la prova più forte fino ad oggi che i lampi di raggi gamma di breve durata sono causati da fusioni di stelle di neutroni. Prima di questo risultato, era stato difficile collegare kilonovae e brevi lampi di raggi gamma alle fusioni di stelle di neutroni, ma la moltitudine di osservazioni dettagliate successive alla rilevazione dell'evento di onde gravitazionali, comprese quelle di Hubble, hanno finalmente confermato queste connessioni.

Nel maggio del 2020 la luce del bagliore di una kilonova causata dalla fusione di due stelle di neutroni ha raggiunto la Terra. Hubble è stato poi utilizzato per studiare le conseguenze dell'esplosione e la galassia ospite, e ha scoperto che l'emissione nel vicino infrarosso era 10 volte più luminosa del previsto. Questi risultati hanno sfidato le teorie convenzionali su ciò che accade all'indomani di un breve lampo di raggi gamma.