Una kilonova è prodotta dalla collisione di due stelle di neutroni, e può generare alcuni fuochi d'artificio piuttosto stellari. NASA, ESA, e A. Feild (STScI) Quando una stella massiccia esaurisce il carburante e muore, può spegnersi in un tripudio di gloria, esplodendo come una supernova.
Ma le supernove non sono gli unici grandi boom là fuori. Inserisci il "kilonova". è 1, 000 volte più luminoso di una nova (quando erutta una nana bianca) ma non brillante come una supernova. Una kilonova viene innescata dalla collisione di due cadaveri stellari. Questi eventi producono le esplosioni elettromagnetiche più potenti dell'universo e sono responsabili della pioggia di oro nell'universo.
Le stelle di neutroni sono i cadaveri stellari in questione. Prodotto da supernove, questi gusci estremamente densi vengono lasciati indietro dopo che le stelle massicce hanno terminato la loro vita. Sono composti principalmente da neutroni e misurano circa una dozzina di miglia di larghezza. Ma non lasciarti ingannare dalle loro dimensioni relativamente ridotte. Racchiudono la massa di un'intera stella (più massiccia del nostro sole) nei loro minuscoli volumi e possiedono intensi campi magnetici. Ciò significa che le stelle di neutroni sono tra gli oggetti più estremi dell'universo conosciuto. Un cucchiaino da tè di materiale per stelle di neutroni pesa 1 miliardo di tonnellate (907 milioni di tonnellate).
La materia delle stelle di neutroni non si comporta come la materia normale. Questi oggetti dominati dalla gravità schiacciano tutto ciò di cui sono fatti in uno stato "degenerato". Questo è, le pressioni sono così estreme che la meccanica quantistica è l'unica cosa che impedisce alla loro massa di collassare su se stessa e creare un buco nero.
Così, se due stelle di neutroni si scontrassero, sarebbe ovviamente un evento incredibilmente violento e distruttivo. Il 17 agosto gli scienziati hanno visto le conseguenze di una tale collisione per gentile concessione del Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (Advanced LIGO) negli Stati Uniti e dell'Osservatorio di onde gravitazionali Virgo in Italia. Questi avanzati osservatori di onde gravitazionali hanno rilevato uno strano, debole segnale proveniente da una galassia chiamata NGC 4993, 130 milioni di anni luce di distanza.
Fino a quel momento, i rilevatori di onde gravitazionali avevano solo individuato la fusione dei buchi neri miliardi di anni luce di distanza, quindi misurare un segnale debole a una distanza relativamente ravvicinata è stata una sorpresa. Dopo l'analisi del "cinguettio" rivelatore dell'onda gravitazionale (un rapido aumento di frequenza quando due oggetti massicci ruotano l'uno intorno all'altro, eventualmente scontrandosi e fondendosi), gli scienziati si sono resi conto che il segnale, chiamato GW170817, non era una fusione di buchi neri, si trattava infatti della fusione di due stelle di neutroni. Le stelle, con masse di soli 1,1 e 1,6 soli, era rimasto intrappolato in una danza gravitazionale, spiraleggiare l'uno sull'altro e scontrarsi.
Quando è stata effettuata la rilevazione, Anche l'osservatorio di raggi gamma Fermi della NASA e il telescopio spaziale europeo INTEGRAL hanno registrato un potente lampo di radiazioni gamma provenienti da NGC 4993, noto come breve lampo di raggi gamma (GRB).
Sebbene gli scienziati abbiano teorizzato che i GRB corti siano generati dalla collisione di stelle di neutroni, solo con l'aiuto di rivelatori di onde gravitazionali ciò potrebbe essere confermato. Questa è la prima volta che gli scienziati hanno misurato sia le onde gravitazionali che le onde elettromagnetiche da un singolo evento cosmico, collegando un GRB con una fusione di stelle di neutroni e aprendo un modo completamente nuovo di studiare l'universo, noto come "astronomia multi-messaggero".
Le onde gravitazionali ci hanno aiutato a connettere il GRB con la collisione di stelle di neutroni, ma cosa ha creato il GRB?
La fusione di stelle di neutroni che ha generato GW170817 è stata senza dubbio violenta. Mentre le due masse ruotavano rapidamente l'una intorno all'altra e si toccavano, enormi quantità di materiale supercaldo di stelle di neutroni sono state lanciate nello spazio. Quando questo è successo, ha preparato il terreno per alcuni fuochi d'artificio di kilonova.
Poiché le stelle di neutroni sono composte principalmente da neutroni, e i neutroni sono una componente chiave (insieme ai protoni) dei nuclei atomici, c'erano improvvisamente un SACCO di mattoni subatomici che volavano in giro subito dopo lo schianto della stella di neutroni. Le condizioni erano così estreme che questo ambiente era maturo perché pezzi di materiale radioattivo di stelle di neutroni si attaccassero insieme, creazione di nuovi elementi. Attraverso un processo chiamato cattura rapida di neutroni ("processo r"), i neutroni si attaccarono agli elementi appena coniati prima che potessero decadere radioattivamente. La creazione di nuovi elementi ha generato un'incredibile quantità di energia, eruttando con potenti radiazioni di raggi gamma, generando il GRB gli astronomi hanno visto da 130 milioni di anni luce di distanza.
Studi di follow-up del turbolento sito dell'esplosione da parte del telescopio spaziale Hubble, L'Osservatorio Gemini e il Very Large Telescope dell'ESO hanno rivelato prove spettroscopiche dell'avvenuto processo r. E questo è speciale:nei resti dell'esplosione di kilonova, grandi quantità di elementi pesanti, come l'oro, platino, guida, uranio e argento erano stati sintetizzati.
Gli scienziati si sono a lungo chiesti come vengono creati elementi più pesanti del ferro nel nostro universo (gli elementi più leggeri del ferro vengono creati tramite la nucleosintesi stellare nei nuclei delle stelle), ma ora abbiamo prove osservative che queste cataclismiche kilonova sono anche fonderie cosmiche dove vengono seminati gli elementi più pesanti e più preziosi.
Nota editoriale:questo articolo è stato corretto il 20 ottobre, correggere un'inesattezza introdotta dall'editore, travisare la luminosità delle kilonova. Le supernove sono, infatti, il più brillante, seguito da kilonovas e novas, rispettivamente.
Ora è interessanteSebbene le onde gravitazionali viaggino alla velocità della luce, GW170817 è stato rilevato da LIGO e Virgo pochi istanti prima che il GRB fosse rilevato da Fermi e INTEGRAL. Secondo la Nasa, questo perché la fusione delle stelle di neutroni è avvenuta prima (lanciando onde gravitazionali) e la kilonova è scoppiata pochi istanti dopo (facendo esplodere l'universo con raggi gamma).
