martedì 26 settembre 2017

Buchi neri e stelle di neutroni. Cosa accade quando si incontrano?


Non tutti gli elementi e i metalli della tavola periodica sono nati con l'universo. La distruzione di pulsar, stelle di neutroni, da parte di piccoli buchi neri primordiali, potrebbe aver generato molti degli elementi più pesanti presenti nell'universo di oggi.

Alcuni elementi chimici, i più semplici e leggeri, si sono formati senza dubbio durante il Big Bang, altri invece si sono formati successivamente con la nascita e la morte delle stelle. Molti metalli possono originarsi solamente con enormi esplosioni stellari. Potete approfondire questo tema qui:
Come nascono le supernovae

Ma secondo un nuovo studio pubblicato in "Physical Reviews Letters", anche i buchi neri potrebbero aver aiutato la generazione di alcuni tra i metalli più pesanti.

Ciò sarebbe avvenuto durante scontri tra piccoli buchi neri primordiali e stelle di neutroni. Le stelle di neutroni sono il tipo di stella più denso e piccolo che conosciamo.


Secondo lo scenario mostrato in questo studio, un piccolo buco nero primordiale che si trova nei pressi di una stella di neutroni, comincia ad attirarla a se in un valzer mortale fino a farlo entrare nel proprio orizzonte degli eventi e ad assorbirlo. Essendo le stelle di neutroni molto dense, questa fusione avverrebbe in modo così violento da produrre abbastanza energia da riuscire ad espellere una parte dei materiali pesanti.


Addirittura, piccoli buchi neri primordiali (di dimensioni, non di massa) prodotti durante le prime fasi del Big Bang, potrebbero penetrare una stella di neutroni e consumarla dall'interno. Quando le stelle di neutroni vengono divorate, espellerebbero una grande quantità di materia fredda e composta principalmente di neutroni. Decomprimendosi velocemente e riscaldandosi, questa materia sarebbe a questo punto costituita da elementi pesanti. La quantità di materiale ricco di neutroni espulso negli ultimi millisecondi di vita della stella di neutroni, sarebbe sufficiente a spiegare l'abbondanza di elementi pesanti presenti nell'universo.

Anche se non ci sono ancora prove certe, ormai è da un po' di tempo che gli astrofisici ipotizzano la nascita di numerosi piccoli buchi neri primordiali durante il big bang. Nello studio sopra citato i cosmologi hanno ipotizzato buchi neri con masse simili ad un pianeta nano e questi potrebbero addirittura essere una componente della "materia oscura".

La correlazione tra piccoli buchi neri e materia oscura (esclusi quindi i buchi neri di grandi dimensioni) ha permesso ai cosmologi di spiegare perché le galassie più grandi siano più ricche di elementi pesanti: queste galassie avrebbero più materia oscura, quindi un gran numero di piccoli buchi neri, quindi una frequenza più alta di iterazioni tra questi oggetti e stelle di neutroni. Questo spiegherebbe anche come mai nel nostro centro galattico osserviamo meno stelle di neutroni: Molte sarebbero state distrutte da questi piccoli buchi neri primordiali.

L'espulsione di materia da piccoli buchi neri che incontrano stelle di neutroni spiegherebbe anche altri tre fenomeni ancora misteriosi: le esplosioni di di kilonove, le esplosioni di misteriosi lampi radio veloci (fast radio burst) che hanno sorgenti misteriose nelle profondità del cosmo, e la presenza di positroni osservati nel centro galattico sulla frequenza dei raggi x.

Le ricerche sono ancora aperte e presto i cosmologi che stanno seguendo questa strada sperano di darci delle conferme attraverso programmi osservativi mirati in questa direzione.