Montaggio della simulazione al computer di due stelle di neutroni che si fondono che si fonde con un'immagine di collisioni di ioni pesanti per evidenziare la connessione dell'astrofisica con la fisica nucleare. Crediti:Lukas R. Weih &Luciano Rezzolla (Goethe University Frankfurt) (metà destra dell'immagine da cms.cern)
Le stelle di neutroni sono tra gli oggetti più densi dell'universo. Se il nostro Sole, con il suo raggio di 700, 000 chilometri erano una stella di neutroni, la sua massa sarebbe condensata in una sfera quasi perfetta con un raggio di circa 12 chilometri. Quando due stelle di neutroni si scontrano e si fondono in una stella di neutroni ipermassiccia, la materia nel nucleo del nuovo oggetto diventa incredibilmente calda e densa. Secondo calcoli fisici, queste condizioni potrebbero provocare adroni come neutroni e protoni, quali sono le particelle che normalmente si trovano nella nostra esperienza quotidiana, dissolvendosi nei loro componenti di quark e gluoni e producendo così un plasma di quark-gluoni.
Nel 2017 è stato scoperto per la prima volta che la fusione di stelle di neutroni invia un segnale di onde gravitazionali che può essere rilevato sulla Terra. Il segnale non fornisce solo informazioni sulla natura della gravità, ma anche sul comportamento della materia in condizioni estreme. Quando queste onde gravitazionali sono state scoperte per la prima volta nel 2017, però, non sono stati registrati oltre il punto di fusione.
È qui che inizia il lavoro dei fisici di Francoforte. Hanno simulato la fusione di stelle di neutroni e il prodotto della fusione per esplorare le condizioni in cui si verificherebbe una transizione dagli adroni a un plasma di quark e gluoni e come ciò influenzerebbe la corrispondente onda gravitazionale. Il risultato:in uno specifico, fase tarda della vita dell'oggetto fuso si è verificata una transizione di fase al plasma di quark-gluoni che ha lasciato una chiara e caratteristica firma sul segnale dell'onda gravitazionale.
Ne è convinto il professor Luciano Rezzolla della Goethe University:“Rispetto alle precedenti simulazioni, abbiamo scoperto una nuova firma nelle onde gravitazionali che è significativamente più chiara da rilevare. Se questa firma si verifica nelle onde gravitazionali che riceveremo dalle future fusioni di stelle di neutroni, avremmo una chiara evidenza della creazione di plasma di quark e gluoni nell'universo attuale."
