astrofisica per tutti

La materia più densa dell'universo sfida ogni logica. Se portassimo un campione di stella di neutroni sulla Terra, le conseguenze sarebbero catastrofiche. Quanto può essere schiacciata la materia? La risposta la danno le stelle di neutroni, che sono praticamente il peso massimo dell’universo. Quando una stella gigante esplode come supernova, il suo cuore collassa su se stesso con una forza pazzesca: la gravità è così forte che schiaccia atomi e particelle fino a farle fondere insieme. A questo punto vale la pena chiedersi cosa resta davvero dopo un collasso così estremo: nasce uno degli oggetti più strani e densi dell’intero universo. Gli elettroni vengono “spinti” dentro i protoni, creando una massa fatta quasi tutta di neutroni. Il risultato, per capirci senza tecnicismi, è una sfera di appena 20 km di diametro che però contiene una massa superiore a quella del Sole. Questo perchè la materia che conosciamo è fatta da atomi pieni di spazio vuoto. Qui invece quegli spazi sono praticamente scomparsi: ogni atomo è schiacciato al massimo. È esattamente questa la densità di cui stiamo parlando. Spaccato di una stella di neutroni. (Crediti: Wikipedia) Non usate quel cucchiaino Spesso si legge la frase che poi diventa virale: "un cucchiaino di questa materia pesa circa 6 miliardi di tonnellate, quanto il Monte Everest". È vero. È anche il titolo di questo articolo, giusto? Ma il paragone è spesso ingannevole perché suggerisce che si possa prendere quel cucchiaino. Il peso, però, è solo metà della storia: il vero problema arriva quando questa materia lascia l’ambiente estremo che la tiene compressa. Se teletrasportassimo magicamente quel piccolo campione sulla nostra scrivania, il problema non sarebbe il peso che sfonda il pavimento e la crosta terrestre fino al nucleo (cosa che accadrebbe in un istante). Quindi la domanda è inevitabile: cosa succede davvero quando questa materia viene liberata dalla pressione mostruosa che la tiene compatta? Il vero problema sarebbe la decompressione. La materia che non può esistere sulla Terra Questa materia ultradensa, composta quasi interamente da neutroni, resta stabile solo grazie alla gravità mostruosa della stella madre. Portata qui, nel nostro ambiente a bassa pressione, non resterebbe inerte. È come prendere un iceberg dall’Antartide e lasciarlo nel deserto: semplicemente non può mantenere le stesse proprietà. Senza la gravità che li mantiene compressi, i neutroni diventerebbero instabili e comincerebbero a decadere rapidamente, liberando energia. Il "cucchiaino" di materia non resterebbe compatto, ma si disgregherebbe violentemente, rilasciando una quantità enorme di energia in pochissimo tempo. È un rilascio così rapido da rendere impossibile qualsiasi reazione umana: succederebbe tutto prima ancora che ce ne accorgessimo. Guardare ma non toccare Insomma, le stelle di neutroni sono laboratori fisici incredibili, ma è meglio che restino dove sono, a migliaia di anni luce di distanza. Studiare la loro luce e il modo in cui ruotano ci permette comunque di capire fenomeni che nessun laboratorio terrestre potrebbe mai replicare. Possiamo ammirarle con i telescopi e studiarne la luce, ma nient'altro. E il bello è che, anche senza toccarle, ci raccontano un sacco di cose su gravità, materia e perfino sulle leggi che regolano l’universo primordiale. Questa materia estrema può esistere solo nelle condizioni uniche e violentissime delle stelle di neutroni, estrarla o manipolarla qui sulla Terra è impossibile e potenzialmente catastrofico. Se vi capita di vedere una stella che lampeggia nel cielo (magari una Pulsar), quindi, godetevi lo spettacolo da lontano. Per saperne di più: The equation of state for nucleon matter and neutron star structure; The Density Profile of a Neutron Star; The Neutron Star Mass-Radius Relation and the Equation of State of Dense Matter.

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Un cucchiaino della materia di una stella di neutroni pesa quanto l’Everest (e ci ucciderebbe all’istante)

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