Simulata al computer l’esplosione termonucleare che avviene in una stella di neutroni

Le simulazioni al computer ci stanno fornendo nuove informazioni sul fenomeno conosciuto come esplosione termonucleare e il comportamento delle cosiddette “stelle cannibali”.

Quando una stella di neutroni assorbe materiale da una compagna binaria vicina, la combustione termonucleare instabile del materiale accumulato può produrre un’esplosione incontrollabile che invia radiazioni X in tutto l’Universo.

L’esplosione termonucleare è tuttavia un processo che ha bisogno di ulteriori approfondimenti: come esattamente queste potenti eruzioni si evolvano e si diffondano sulla superficie di una stella di neutroni rimane un mistero. Cercando però di replicare i brillamenti di raggi X osservati utilizzando simulazioni, gli scienziati stanno imparando di più sui loro dettagli, nonché sulle stelle di neutroni ultra-dense che li producono.

Esplosione termonucleare, Zingale: “Una visione più dettagliata”

Michael Zingale è astrofisico computazionale presso la State University di New York a Stony Brook. Lo studioso ha affermato sull’esplosione termonucleare: “Possiamo vedere questi eventi accadere in modo più dettagliato con una simulazione. Una delle cose che vogliamo fare è comprendere le proprietà della stella di neutroni perché vogliamo capire come si comporta la materia alle densità estreme che si troverebbero in una stella di neutroni”.

Cosa sono le stelle di neutroni

Le stelle di neutroni sono alcuni degli oggetti più densi dell’Universo. Sono ciò che rimane dopo che una stella massiccia ha terminato la sua vita, ha esaurito il carburante ed è esplosa in una supernova. Mentre il materiale esterno viene lanciato nello spazio, però, il nucleo dell’atro collassa sotto la gravità, formando una palla super densa di circa 20 chilometri (12 miglia) di diametro, che racchiude in quella piccola sfera una massa pari a quella di 2,3 Soli circa.

Si ipotizza che la materia schiacciata in modo così denso sia un po’ “atipica”, se volessimo utilizzare un eufemismo. Gli scienziati possono tuttavia studiare le loro esplosioni termonucleari per comprendere di più su ciò che rimane di queste stelle. Non possiamo esattamente avvicinarci a un corpo celeste formato da neutroni per osservarlo più da vicino, per ragioni ben valide come la distanza oppure il pericolo che una simile stella potrebbe arrecare. Possiamo però raccogliere tutte le informazioni possibili sui raggi X che fuoriescono da essa, grazie alle nuove tecnologie e simulazioni, come quella descritta nell’articolo in questione.

Approfondimenti sull’esplosione termonucleare

L’esplosione termonucleare è un fenomeno estremamente potente che avviene quando nuclei atomici leggeri si combinano per formare nuclei più pesanti, liberando enormi quantità di energia. Questo processo è al centro del funzionamento delle bombe atomiche e delle stelle, incluso il nostro Sole. Qui di seguito proponiamo una panoramica più dettagliata dell’evento:

1. Fusione nucleare: l’esplosione termonucleare è principalmente il risultato di tale fusione, che avviene quando due nuclei atomici leggeri, tipicamente isotopi di idrogeno (come deuterio e trizio), si combinano per formare un nucleo atomico più pesante, come elio. Durante questo evento vengono rilasciate enormi quantità di energia sotto forma di radiazione elettromagnetica (luce) e particelle ad alta energia.
2. Condizioni estreme di temperatura e pressione: affinché la fusione nucleare avvenga efficacemente, è necessario creare condizioni estreme di temperatura e pressione simili a quelle presenti nel nucleo delle stelle. Queste condizioni possono essere raggiunte tramite due principali metodi: la compressione di una miscela di isotopi di idrogen, ad esempio quando esplode una bomba atomica, o tramite reazioni di fusione nucleare all’interno di una stella.
3. Bomba termonucleare: chiamate anche bombe a idrogeno, esse sfruttano il principio della fusione nucleare per generare un’enorme esplosione. Queste armi sono una via di mezzo tra una bomba atomica tradizionale (detta anche a fissione) e un secondo stadio che utilizza la radiazione e il calore generati dalla fissione nucleare per avviare e accelerare la fusione nucleare di isotopi di idrogeno, come il deuterio e il trizio. Questo processo rilascia quantità di energia molto maggiori rispetto alle armi a fissione sola.
4. Reazioni nucleari nel Sole e nelle stelle: le stelle, compresa la nostra, generano energia attraverso reazioni di fusione nucleare costanti, come quella di idrogeno in elio. All’interno del nucleo stellare, le enormi pressioni e temperature causate dalla gravità convergente rendono possibile la fusione nucleare. Questo processo continua per gran parte della vita di una stella, mantenendo il suo equilibrio termico e luminoso.

In sintesi, l’esplosione termonucleare è un processo in cui nuclei atomici leggeri si combinano per formare nuclei più pesanti, rilasciando enormi quantità di energia. Questo fenomeno è fondamentale per comprendere il funzionamento delle bombe atomiche e il processo di produzione di energia all’interno delle stelle.