Astrofisica: una ricerca pubblicata su Physical Review Letters vede coinvolta anche l’Università di Pisa

Nell’agosto del 2019 quando, per la prima volta in assoluto, fu scattata una fotografia di un buco nero i rivelatori Ligo negli Stati Uniti e Virgo a Pisa intercettarono un segnale gravitazionale che etichettarono come GW190814. A produrlo fu la fusione di due oggetti compatti: un buco nero da 23 masse solari e un oggetto due volte e mezzo circa la massa del sole (M_⊙) di natura misteriosa. Ma una risposta a questo enigma arriva ora da uno studio appena pubblicato su Physical Review Letters secondo cui si tratterebbe di una stella di quark, cioè una stella compatta composta da una miscela di quark up, down e strange.

“L’oggetto secondario che ha partecipato alla fusione stellare che ha generato GW190814 poteva essere o il buco nero più leggero di sempre o la stella di neutroni più massiccia mai scoperta. E tuttavia entrambe le possibilità presentavano dei problemi e, in particolare, non era chiaro se una stella di neutroni potesse raggiungere una massa così elevata”, spiegano Ignazio Bombaci e Domenico Logoteta del Dipartimento di Fisica dell’Università di Pisa e INFN di Pisa, fra gli autori dello studio.

Dai dati osservativi la massa di questo oggetto misterioso cadrebbe infatti nel cosiddetto “mass gap” tra le stelle di neutroni e i buchi neri, da cui l’ipotesi che si tratti di una stella di quark. E come suggerito dagli autori dello studio, le stelle di quark potrebbero costituire una seconda famiglia di stelle compatte che coesiste con le stelle di neutroni “normali”. Lo scenario con due famiglie di stelle compatte coesistenti potrebbe alleviare la tensione tra diversi dati osservativi che sembrano suggerire l’esistenza di stelle molto compatte con raggi minori di circa 11.5 km e masse di circa 1.4 M_⊙ e l’esistenza di stelle compatte molto massive e con raggi fino a 15 km circa.

“Una ulteriore indicazione dell’esistenza delle stelle di quark – concludono Bombaci e Logoteta -sembra arrivare anche dal recentissimo annuncio del team della missione NICER (Neutron Star Interior Composition Explorer Mission) della NASA sulla misura del raggio, nel range (11.5 ‒16) km, della pulsar J0740+6620 che ha massa di 2.1 M_⊙. Questi dati sono perfettamente consistenti con il nostro modello indicando che J0740+6620 potrebbe essere una stella di quark.”  

Insieme agli scienziati dell’Università di Pisa, il team che ha condotto la ricerca  pubblicata su Physical Review Letters comprende Alessandro Drago e Giuseppe Pagliara dell’Università di Ferrara e INFN e Isaac Vidaña dell’INFN di Catania.