L’astronomia è una scienza che non smette mai di stupirci con la scoperta di oggetti celesti che sfidano la nostra comprensione dell’universo. Recentemente, un team internazionale di ricercatori ha individuato un oggetto compatto e denso che orbita attorno a un pulsar. Questo non sarebbe di per sé una novità, se non fosse per la massa dell’oggetto in questione, che si trova in quella che viene definita la “zona di massa proibita”. Gli scienziati si trovano di fronte a un bivio: stanno osservando la stella di neutroni più pesante mai conosciuta o il buco nero più leggero.
Stelle di neutroni e buchi neri: due possibili esiti di una supernova
Quando stelle molto più grandi del Sole esplodono in una supernova, possono dar vita a due tipi di oggetti. Se non sono troppo grandi, collassano in una stella di neutroni, oggetti stellari composti esclusivamente da neutroni (particelle prive di carica elettrica presenti nel nucleo di un atomo) e caratterizzati da una densità incredibile. Un cucchiaino di materia di stella di neutroni ha un peso paragonabile a quello di una montagna.
Le stelle di neutroni possono avere diverse proprietà. I pulsar sono un tipo di stella di neutroni che ruotano velocemente attorno al proprio asse, emettendo pulsazioni periodiche. I pulsar millisecondi, come l’oggetto di questo studio (chiamato PSR J0514−4002E), ruotano centinaia di volte al secondo e agiscono come alcuni degli orologi più precisi dell’universo.
L’altro oggetto denso che può essere creato da una supernova è un buco nero, un oggetto così denso che nulla, nemmeno la luce, può sfuggire. Osservazioni e teorie stabiliscono che la stella di neutroni più pesante possibile ha una massa pari a 2,2 volte quella del Sole. Il buco nero più leggero si pensa abbia una massa circa cinque volte quella del Sole. Tra questi due valori si trova la “zona di massa proibita”, dove un oggetto è atteso essere un buco nero a meno che non ci sia qualcosa che non comprendiamo nella fisica delle stelle di neutroni.
Un sistema con un pulsar e un oggetto misterioso
Il compagno del pulsar in questo caso ha una massa compresa tra 2,09 e 2,71 volte quella del nostro Sole. Potrebbe trattarsi di un sistema con un pulsar e un buco nero; oppure di uno con stelle di neutroni, una delle quali è pulsante.
“Entrambe le possibilità per la natura del compagno sono eccitanti. Un sistema pulsar-buco nero sarà un importante obiettivo per testare le teorie della gravità e una stella di neutroni pesante fornirà nuove intuizioni nella fisica nucleare ad altissime densità”, ha dichiarato il co-autore Professor Ben Stappers, dell’Università di Manchester.
Il pulsar ruota (e quindi pulsa) 170 volte ogni secondo, un fenomeno osservato con l’osservatorio radio MeerKAT. Studiando minuscole variazioni di questo segnale ritmico, i ricercatori sono stati in grado di stimare le proprietà del sistema. La precisione raggiunta è incredibile, considerando che questi due corpi celesti si trovano a 40.000 anni luce di distanza.
“Pensate a quanto sia sorprendente poter lanciare un cronometro quasi perfetto in orbita attorno a una stella quasi 40.000 anni luce di distanza e poi essere in grado di cronometrare quelle orbite con precisione al microsecondo”, ha aggiunto Ewan Barr dell’Istituto Max Planck per l’Astronomia Radio, che ha guidato lo studio insieme alla collega Arunima Dutta.
Il team ritiene che il compagno non sia la diretta conseguenza di una supernova, ma piuttosto che in origine fossero due stelle di neutroni, fuse in questo oggetto massiccio.
Un oggetto celeste in un ammasso globulare
Potrebbe sembrare peculiare avere tre stelle di neutroni in un unico sistema, ma questo oggetto si trova in un ammasso globulare. Si tratta di una raccolta sferica di stelle con una densità molto più elevata rispetto ad altre zone della galassia, come il nostro vicinato. È comune che molte stelle interagiscano negli ammassi globulari. Tali interazioni probabilmente hanno portato alla formazione di un oggetto incredibile. E mentre non sappiamo ancora esattamente di cosa si tratti, i ricercatori sono impegnati a scoprirlo.
“Non abbiamo ancora finito con questo sistema”, ha concluso Arunima Dutta. “Scoprire la vera natura del compagno sarà un punto di svolta nella nostra comprensione delle stelle di neutroni, dei buchi neri e di qualsiasi altra cosa possa nascondersi nella zona di massa proibita dei buchi neri.”
