Un articolo pubblicato sulla rivista “The Astrophysical Journal” descrive il calcolo della massa più elevata che può raggiungere una stella di neutroni. Un team di astrofisici dell’Università Goethe di Francoforte ha sfruttato quelli che sono considerati rapporti universali tra stelle di quel tipo e dati raccolti nell’evento di fusione di due stelle di neutroni osservato sia alle onde gravitazionali che alle onde elettromagnetiche per stabilire che una stella di neutroni non rotante non può superare le 2,16 masse solari.

Le stelle di neutroni sono uno dei possibili tipi di resti di una stella dopo la fine della sua vita normale ed la sua esplosione in una supernova. Questi oggetti sono incredibilmente densi e la loro massa media è di circa 1,4 masse solari racchiuse in una sfera del diametro di 12 chilometri. Ce ne sono alcune più massicce come PSR J0348+0432, che ha una massa misurata in 2.01 masse solari, la quale ha una nana bianca come compagna che al confronto è enorme.

Potenzialmente, la massa delle stelle di neutroni può aumentare nel tempo se nelle vicinanze qualcosa finisce nel loro campo gravitazionale a velocità non sufficientemente elevate. Tuttavia, c’è un limite massimo oltre il quale il collasso della materia che compone quel tipo di stella raggiunge livelli tali da trasformarla in un buco nero.

Il Professor Luciano Rezzolla del Frankfurt Institute for Advanced Studies (FIAS) e professore di astrofisica teorica all’Università Goethe, assieme ai suoi studenti Elias Most e Lukas Weih, ha calcolato quel limite massimo. Una delle basi di questo studio è costituito dai rapporti universali tra le stelle di neutroni che in parole molto semplici ci dicono che tutte le stelle di quel tipo si assomigliano perciò le loro proprietà possono essere espresse in termini di quantità senza dimensioni.

Quest’approccio era stato usato nel 2016, quando Rezzolla e un’altra studentessa, Cosima Breu, avevano compiuto un altro studio che riguardava le stelle di neutroni. In quel caso i calcoli riguardavano il limite massimo per la massa di stelle di neutroni rotanti, maggiore rispetto a quelle non rotanti perché la forza centrifuga aggiuntiva può bilanciare la forza di gravità aggiuntiva.

Il risultato di questa nuova ricerca è un modello teorico che descrive la materia densa all’interno di una stella e fornisce informazioni sulla sua composizione a varie profondità. Ciò lasciava alcune incertezze e sono stati fondamentali i dati raccolti nell’evento indicato come GW170817, che ha visto la fusione di due stelle di neutroni osservata sia alle onde gravitazionali che alle onde elettromagnetiche.

L’astronomia e l’astrofisica alle onde gravitazionali costituiscono una nuovissima branca di queste scienze ma stanno già fornendo i primi risultati. La comprensione di ciò che avviene alla materia in stati estremi come nella compressione esistente nelle stelle di neutroni si combina anche con certi studi di fisica delle particelle. In sostanza, un’ulteriore connessione tra il macrocosmo e il microcosmo.