Quando il nucleo di una stella massiccia esaurisce il suo combustibile nucleare, subisce un collasso gravitazionale. Se la massa rimanente del nucleo è compresa tra circa 1,4 e 3,0 masse solari, si forma una stella di neutroni. Le stelle di neutroni sono oggetti estremamente densi con un raggio tipico di circa 10 chilometri. La materia all'interno di una stella di neutroni è così fitta che protoni ed elettroni si fondono per formare neutroni, da qui il nome "stella di neutroni". La forza gravitazionale in una stella di neutroni è immensa ed esercita un'enorme pressione sui neutroni.

Ora, se la massa della stella di neutroni supera un certo valore critico, noto come massa di Chandrasekhar, che è pari a circa 1,4 masse solari, la forza gravitazionale supera la pressione di degenerazione dei neutroni. Ciò porta ad un ulteriore collasso della stella di neutroni. I dettagli esatti di ciò che accadrà dopo sono ancora oggetto di ricerca attiva e dipendono da vari fattori, come la rotazione della stella e la presenza di un forte campo magnetico. Vengono tuttavia proposti diversi scenari:

1. Formazione di un buco nero:se la stella di neutroni collassata supera la massa critica di un buco nero, collassa ulteriormente sotto la sua stessa gravità e forma un buco nero. In questo caso, l’attrazione gravitazionale è così forte che nulla, nemmeno la luce, può fuoriuscire dalla regione. L’orizzonte degli eventi, il confine oltre il quale è impossibile la fuga, circonda il buco nero.

2. Plasma di quark e gluoni:in alcuni casi, invece di formare un buco nero, la stella di neutroni può subire una transizione di fase in cui i neutroni si scompongono nei loro costituenti quark e gluoni. Ciò si traduce nella formazione di un plasma di quark e gluoni, che è uno stato della materia che esisteva nell’universo primordiale poco dopo il Big Bang.

3. Formazione di magnetar:se la stella di neutroni che collassa ha un forte campo magnetico, può generare campi magnetici incredibilmente potenti noti come magnetar. Le magnetar emettono radiazioni elettromagnetiche, compresi raggi X e raggi gamma, e possono esibire improvvise esplosioni di energia chiamate bagliori magnetar.

Questi sono alcuni dei possibili risultati quando una stella di neutroni morente collassa sotto la sua gravità, ma il comportamento esatto dipende dalle condizioni specifiche e rimane un’area attiva della ricerca astrofisica.