Superconduzione nelle stelle di neutroni

La nebulosa HEIC 0609a, i resti di Cas A
Credit: NASA , ESA , and the Hubble Heritage STScI /AURA )-ESA /Hubble Collaboration. Acknowledgement: Robert A. Fesen (Dartmouth College, USA) and James Long (ESA/Hubble)

Forse la vide il Flamsteed, 332 anni fa, come una debole stellina di sesta magnitudine lassù sopra a Caph (β Cas), proprio dove le polveri del piano galattico sono più spesse.

In realtà quella stellina era una  supernova del tipo IIb, ovvero il risultato del collasso di una massiccia supergigante rossa al termine della sua vita, distante 11000 anni luce. Solo l’assorbimento della polvere interstellare lungo il piano galattico ha impedito che fosse più visibile di una debole stellina di appena 6a magnitudine agli osservatori della fine del XVII secolo.
Questa supernova fu riscoperta nel 1947 con i primi radiotelescopi, rivelandosi da subito come la sorgente radio extrasolare più brillante del cielo.
Cas A, questo è il suo nome, continua ancora a stupire gli scienziati dopo tutti questi anni.
Alcune teorie in passato  ipotizzavano che della supernova fosse rimasto un buco  nero, ma forse in questo caso sbagliavano.
Probabilmente quello che resta della supergigante è una stella di neutroni,  una stella così densa che gli elettroni e i protoni riescono a fondersi insieme annullando la loro opposta carica elettrica trasformandosi in neutroni 1.

L’osservatorio spaziale a raggi X Chandra ha scoperto che questa stella di neutroni si è raffreddata di circa il quattro per cento durante un periodo di osservazioni di 10 anni.
Questo calo di temperatura indica che qualcosa di insolito sta accadendo all’interno di Cas A.
In una serie di lavori apparsi su alcune riviste riviste scientifiche più di un anno fa, si è discusso di questo curioso raffreddamento, arrivando alla conclusione che probabilmente la stella di neutroni sta attraversando un periodo in cui i protoni rimanenti nel nucleo della stella sono in uno stato superfluido. In questo caso i protoni -che sono portatori di carica elettrica – creano un superconduttore 2 3.

Questi studi ampliano la nostra conoscenza sugli stati della materia degenere in condizioni limite, che in questo caso porta a creare uno stato di superconduttività a temperature prossime al miliardo di gradi quando sulla Terra si può ottenere la superconduttività solo con materiali e condizioni particolari a temperature bassissime.

Cas A non solo quindi ci dà l’opportunità – rara se non unica – di studiare una stella di neutroni molto giovane e di verificare subito i nostri modelli teorici su questo particolare tipo di oggetti, ma possiamo studiare come si comporta la materia allo stato iperdenso e come si comporta la forza nucleare forte, che lega le particelle subatomiche, in condizioni così critiche.


Note:

  1. Un cucchiaino di materia di una stella di neutroni  pesa qualcosa come sei miliardi di tonnellate!
  2. I superfluidi che contengono particelle cariche sono dei superconduttori, nel senso che agiscono come perfetti conduttori elettrici che non perdono mai la loro energia finché non decadono.
  3. Probabilmente questa fase di raffreddamento da superconduttività del nucleo interessa le stelle di neutroni nei primi momenti della loro esistenza ed è altrettanto probabile che soltanto transitoria, almeno finché le condizioni fisiche consentono l’esistenza di protoni liberi. Per un corpo destinato a raffreddarsi nell’arco di milioni di anni, 300 di questi sono solo un attimo.
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Umberto Genovese

Autodidatta in tutto - o quasi, e curioso di tutto - o quasi. L'astronomia è una delle sue più grandi passioni. Purtroppo una malattia invalidante che lo ha colpito da adulto limita i suoi propositi ma non frena il suo spirito e la sua curiosità. Ha creato il Blog Il Poliedrico nel 2010 e successivamente il Progetto Drake (un polo di aggregazione di informazioni, articoli e link sulla celebre equazione di Frank Drake e proposto al l 4° Congresso IAA (International Academy of Astronautics) “Cercando tracce di vita nell’Universo” (2012, San Marino)) e collabora saltuariamente con varie riviste di astronomia. Definisce sé stesso "Cercatore".

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