Un'importante svolta nel modo in cui possiamo comprendere le collisioni di stelle morte e l'espansione dell'Universo è stata fatta da un team internazionale, guidato dall'Università dell'East Anglia.

Hanno scoperto un'insolita pulsar, uno dei "fari" di stelle di neutroni rotanti magnetizzati dello spazio profondo che emette onde radio altamente focalizzate dai suoi poli magnetici.

La pulsar appena scoperta (nota come PSR J1913+1102) fa parte di un sistema binario, il che significa che è bloccata in un'orbita estremamente stretta con un'altra stella di neutroni.

Le stelle di neutroni sono i resti stellari morti di una supernova. Sono costituiti dalla materia più densa conosciuta, che racchiude centinaia di migliaia di volte la massa della Terra in una sfera delle dimensioni di una città.

Tra circa mezzo miliardo di anni le due stelle di neutroni si scontreranno, rilasciando incredibili quantità di energia sotto forma di onde gravitazionali e luce.

Ma la pulsar appena scoperta è insolita perché le masse delle sue due stelle di neutroni sono molto diverse, una molto più grande dell'altra.

Questo sistema asimmetrico dà agli scienziati la certezza che le fusioni di doppie stelle di neutroni forniranno indizi vitali sui misteri irrisolti dell'astrofisica, inclusa una determinazione più accurata del tasso di espansione dell'Universo, nota come costante di Hubble.

La scoperta, pubblicato oggi sulla rivista Natura , è stato realizzato utilizzando il radiotelescopio di Arecibo a Porto Rico.

Capo ricercatore Dr. Robert Ferdman, dalla Scuola di Fisica dell'UEA, ha dichiarato:"Nel 2017, gli scienziati del Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) hanno rilevato per la prima volta la fusione di due stelle di neutroni.

"L'evento ha causato increspature di onde gravitazionali attraverso il tessuto dello spazio-tempo, come predetto da Albert Einstein oltre un secolo fa."

Conosciuto come GW170817, questo spettacolare evento è stato visto anche con i tradizionali telescopi negli osservatori di tutto il mondo, che ne identificava la posizione in una lontana galassia, 130 milioni di anni luce dalla nostra Via Lattea.

Il Dr. Ferdman ha dichiarato:"Ha confermato che il fenomeno dei brevi lampi di raggi gamma era dovuto alla fusione di due stelle di neutroni. E ora si pensa che queste siano le fabbriche che producono la maggior parte degli elementi più pesanti nell'Universo, come l'oro».

La potenza rilasciata durante la frazione di secondo in cui due stelle di neutroni si fondono è enorme, stimata in decine di volte più grande di tutte le stelle dell'Universo messe insieme.

Quindi l'evento GW170817 non è stato sorprendente. Ma l'enorme quantità di materia espulsa dalla fusione e la sua luminosità erano un mistero inaspettato.

Il Dr. Ferdman ha detto:"La maggior parte delle teorie su questo evento presume che le stelle di neutroni bloccate in sistemi binari siano molto simili in massa.

"La nostra nuova scoperta cambia queste ipotesi. Abbiamo scoperto un sistema binario contenente due stelle di neutroni con masse molto diverse.

"Queste stelle si scontreranno e si fonderanno tra circa 470 milioni di anni, che sembra tanto tempo, ma è solo una piccola frazione dell'età dell'Universo.

"Poiché una stella di neutroni è significativamente più grande, la sua influenza gravitazionale distorcerà la forma della sua stella compagna, strappando via grandi quantità di materia appena prima che si uniscano effettivamente, e potenzialmente interrompendolo del tutto.

"Questa 'interruzione di marea' espelle una quantità maggiore di materiale caldo del previsto per i sistemi binari di uguale massa, con conseguente emissione più potente.

"Sebbene GW170817 possa essere spiegato da altre teorie, possiamo confermare che un sistema genitore di stelle di neutroni con masse significativamente diverse, simile al sistema PSR J1913+1102, è una spiegazione molto plausibile.

"Forse ancora più importante, la scoperta mette in evidenza che ce ne sono molti di più di questi sistemi là fuori, che costituiscono più di una su 10 binarie a doppia stella di neutroni che si fondono".

Co-autore Dr. Paulo Freire dell'Istituto Max Planck per la radioastronomia di Bonn, Germania, ha dichiarato:"Una tale interruzione consentirebbe agli astrofisici di acquisire nuovi importanti indizi sulla materia esotica che costituisce gli interni di questi estremi, oggetti densi.

"Questa materia è ancora un grande mistero:è così densa che gli scienziati non sanno ancora di cosa sia effettivamente fatta. Queste densità sono ben oltre ciò che possiamo riprodurre nei laboratori terrestri".

La distruzione della stella di neutroni più leggera aumenterebbe anche la luminosità del materiale espulso dalla fusione. Ciò significa che insieme ai rilevatori di onde gravitazionali come il LIGO con sede negli Stati Uniti e il rivelatore Virgo con sede in Europa, gli scienziati potranno anche osservarli con i telescopi convenzionali.

Il dottor Ferdman ha detto:"In modo emozionante, questo potrebbe anche consentire una misurazione completamente indipendente della costante di Hubble, la velocità con cui l'Universo si sta espandendo. I due metodi principali per farlo sono attualmente in contrasto tra loro, quindi questo è un modo cruciale per sbloccare lo stallo e capire più in dettaglio come si è evoluto l'Universo".

"Rapporti di massa asimmetrici per fusioni luminose di doppie stelle di neutroni" è pubblicato sulla rivista Natura l'8 luglio 2020.