Le stelle di neutroni sono fatte di freddo, materia ultra-densa. Come si comporta questa materia è uno dei più grandi misteri della moderna fisica nucleare. I ricercatori hanno sviluppato un nuovo metodo per misurare il raggio delle stelle di neutroni per capire cosa succede alla materia all'interno della stella sotto pressione estrema.

Il metodo si basa sulla modellazione di come l'esplosione termonucleare negli strati più alti della stella emetta raggi X. Confrontando la radiazione di raggi X osservata dalle stelle di neutroni con i modelli di radiazione teorici all'avanguardia, i ricercatori sono stati in grado di porre dei limiti alle dimensioni della sorgente di emissione. Questa nuova analisi suggerisce che il raggio della stella di neutroni dovrebbe essere di circa 12,4 chilometri.

"Misurazioni precedenti hanno mostrato che il raggio di una stella di neutroni è di circa 10-16 chilometri. L'abbiamo vincolato a circa 12 chilometri con una precisione di circa 400 metri, o forse 1000 metri se si vuole essere veramente sicuri. Perciò, la nuova misurazione è un netto miglioramento rispetto a quella precedente, ", afferma il dottorando Joonas Nättilä dell'Università di Turku che ha sviluppato il metodo.

Le nuove misurazioni aiutano i ricercatori a studiare che tipo di condizioni fisico-nucleari esistono all'interno di stelle di neutroni estremamente dense. I ricercatori sono particolarmente interessati a determinare l'equazione di stato della materia neutronica, che mostra quanto sia comprimibile la materia a densità estremamente elevate.

"La densità della materia delle stelle di neutroni è di circa 100 milioni di tonnellate per centimetro cubo. Al momento, le stelle di neutroni sono gli unici oggetti presenti in natura con i quali si possono studiare questi tipi di stati estremi della materia, "dice Juri Poutanen, il capogruppo del gruppo di ricerca.

I nuovi risultati aiutano anche a comprendere le onde gravitazionali scoperte di recente che hanno avuto origine dalla collisione di due stelle di neutroni. Ecco perché il consorzio LIGO/VIRGO che ha scoperto queste onde ha rapidamente confrontato le sue recenti osservazioni con i nuovi vincoli ottenuti dai ricercatori finlandesi.

"La forma specifica del segnale dell'onda gravitazionale dipende fortemente dai raggi e dall'equazione di stato delle stelle di neutroni. È molto eccitante come queste due misurazioni completamente diverse raccontino la stessa storia sulla composizione delle stelle di neutroni. Il prossimo passo naturale è combinare questi due risultati. Abbiamo già avuto discussioni attive con i nostri colleghi su come farlo, " dice Nattilä.