Il segnale Gw 190814 deriva da un buco nero e una stella di quark
This artist’s impression shows the magnetar in the very rich and young star cluster Westerlund 1. This remarkable cluster contains hundreds of very massive stars, some shining with a brilliance of almost one million suns. European astronomers have for the first time demonstrated that this magnetar — an unusual type of neutron star with an extremely strong magnetic field — probably was formed as part of a binary star system. The discovery of the magnetar’s former companion elsewhere in the cluster helps solve the mystery of how a star that started off so massive could become a magnetar, rather than collapse into a black hole.
I due interferometri per onde gravitazionali Ligo e Virgo il 14 agosto del 2019 avevano rilevato un particolare segnale di onde gravitazionali. Chiamato Gw 190814, questo segnale era stato prodotto dalla fusione di due oggetti compatti di un sistema binario. Il primo membro della coppia che ha prodotto il segnale era un buco nero con una massa pari a 23 volte la massa del Sole. La natura del secondo corpo celeste, invece, non era ancora stata svelata ed è rimasta per lungo tempo un mistero. L’unica informazione certa è che si trattava di un oggetto compatto con una massa intorno a 2,6 volte quella del Sole. Secondo uno studio recente potrebbe trattarsi di una stella di quark, cioè una sorta di stella di neutroni modificata.
Cos’è una stella di quark
Una stella di quark è un corpo celeste formato da un particolare tipo di materia, detta materia strana. Si tratta di uno stato ultradenso della materia che potrebbe trovarsi all’interno di stelle di neutroni particolarmente massicce. Quando la pressione che agisce sulla stella di neutroni a causa della gravità diventa sufficientemente elevata i singoli neutroni si rompono. In questo modo i quark che li compongono formano la materia strana e danno origine ad una stella di quark. Queste stelle, dette anche stelle di quark strani, si basano sull’ipotesi di Witten, la quale riguarda la stabilità della materia strana. Quello che suggerisce questa ipotesi è che la fase più stabile della materia non sia il ferro, ma una miscela di quark. Il fatto che la materia ordinaria non decada in questo stato più stabile si spiega con il processo di decadimento. Poiché quest’ultimo per avvenire richiede molte transizioni deboli simultanee e quindi un arco temporale superiore all’età dell’universo.
Esistono tre modalità principali che riguardano la formazione delle stelle di quark: per accrescimento di massa da un altro corpo celeste, per fusione di due stelle più leggere oppure in seguito all’esplosione di un progenitore che abbia una massa molto elevata. Le proprietà di queste stelle non sono ancora state studiate nel dettaglio, ma non sono molto diverse da quelle delle stelle di neutroni ordinarie. Tra le principali, ricordiamo che le stelle di quark sono in grado di emettere raggi X e di ospitare forti campi magnetici, di conseguenza emettere anche onde radio.
La formazione del segnale Gw 190814
Nell’agosto del 2019 Ligo e Virgo hanno rilevato un segnale di onde gravitazionali nato dalla fusione di due corpi celesti. Uno dei due era un buco nero, l’altro invece aveva origini ancora sconosciute. Poiché la massa di questo corpo celeste ricade in un intervallo, detto gap di massa, compreso tra 2.5 e 5 masse solari non può trattarsi né di una stella di neutroni né di buco nero. Nessuno dei due infatti si è mai riconosciuto in quell’intervallo, il corpo celeste avrebbe rappresentato il buco nero più leggero o la stella di neutroni più pesante che si sia mai conosciuto.
Secondo uno studio recente pubblicato sulla rivista scientifica Physical Review Letters si tratta di una stella di neutroni modificata, cioè una stella di quark. Tutto questo è ancora in fase di verifica, anche se sono presenti delle conferme indirette riguardanti l’esistenza delle stelle di quark. Dalla raccolta di ulteriori dati e informazioni si otterrà un numero di prove maggiori per confermare l’esistenza delle stelle di quark e l’origine del segnale Gw 190814.