Welcome to Adobe GoLive 5

Alcune stelle di neutroni possono essere decisamente le rivali dei buchi neri per quanto riguarda il meccanismo di accelerazione dei getti di materia fino a velocità relativistiche. È quanto emerge da uno studio condotto da alcuni astronomi che hanno utilizzato l’interferometro radio Very Large Array (VLA). I risultati sono riportati su Astrophysical Journal.

«E’ un fatto sorprendente e ci dice che qualcosa che non sospettavamo prima sta accadendo in alcuni sistemi binari composti da una stella di neutroni e da una normale stella compagna», spiega Adam Deller di ASTRON, l’istituto olandese di radioastronomia, e autore principale dello studio. I buchi neri e, a seguire, le stelle di neutroni sono le forme di materia più dense che conosciamo nell’Universo. Nei sistemi binari dove questi straordinari oggetti orbitano attorno ad una stella ordinaria (la compagna), il gas può propagarsi da quest’ultima verso l’oggetto compatto, producendo spettacolari e potenti getti di materia che si propagano nello spazio a velocità prossime a quella della luce. Prima, sapevamo che i buchi neri erano i “re indiscussi” della formazione di potenti getti relativistici.

Anche quando si considera una minima quantità di materia, l’emissione radio che traccia il flusso del getto emergente dal buco nero appare ancora brillante. A confronto, le stelle di neutroni sembra che producano getti relativamente più sottili, anche se l’emissione radio risulta abbastanza brillante da permette di vedere come esse catturano il materiale dalla loro compagna a un tasso molto elevato.

Ciò ha portato gli astronomi a pensare che una stella di neutroni, mentre consuma “senza fretta” il materiale dalla compagna, formi solamente getti molto deboli per essere rivelati. Ma di recente, una serie di osservazioni combinate radio e X della stella di neutroni PSR J1023+0038 hanno completamente rovesciato questo pensiero.

L’oggetto, osservato nel 2009 dall’astronoma Anne Archibald di ASTRON, è il prototipo di una cosiddetta “pulsar millisecondo transiente”, cioè una stella di neutroni che trascorre la sua vita in uno stato di non-accrescimento che occasionalmente cambia passando ad una fase di accrescimento. Quando è stata osservata nel 2013 e poi nel 2014, la stella di neutroni stava accrescendo solo una minuscola quantità di materia e perciò avrebbe prodotto un getto molto debole.

«Sorprendentemente, le nostre osservazioni radio con il VLA hanno mostrato una emissione radio relativamente forte, indicando la presenza di un getto la cui intensità è quella che ci aspettiamo nel caso di un buco nero», dice Deller. Finora si conoscono altri due sistemi “transienti” che esibiscono potenti getti radio simili a quelli prodotti dalle controparti dove sono presenti i buchi neri.

La domanda è: che cosa rende speciali questi sistemi transienti rispetto alle altre stelle di neutroni? Per rispondere a questa domanda, Deller e colleghi stanno programmando ulteriori osservazioni di sistemi transienti noti per affinare i modelli teorici relativi al processo di accrescimento.

http://arxiv.org/pdf/1412.5155v3.pdf

4 agosto 2015

Il metro cubo più freddo dell’Universo. E’ quello ottenuto con l’esperimento CUORE ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’INFN. Un record mondiale ottenuto portando una struttura di rame del volume di un metro cubo alla temperatura di 6 millikelvin: è la prima volta che un esperimento riesce a raggiungere una temperatura così prossima allo zero assoluto (0 Kelvin) con una massa ed un volume di questa entità. La struttura di rame così raffreddata, pari a circa 400 kg, è stata per 15 giorni, il metro cubo più freddo dell’Universo.

CUORE (acronimo per Cryogenic Underground Observatory for Rare Events) è un esperimento ideato per studiare le proprietà dei neutrini che vede un’importante collaborazione tra Istituto Nazionale di Fisica nucleare e Università di Milano-Bicocca per la realizzazione del sistema criogenico necessario per raffreddarne i rivelatori. In particolare, l’esperimento cerca un fenomeno raro chiamato doppio decadimento beta senza emissione di neutrini. Rivelare questo processo consentirebbe, non solo di determinare la massa dei neutrini, ma anche di dimostrare la loro eventuale natura di particelle di Majorana fornendo una possibile interpretazione dell’asimmetria tra materia e antimateria che caratterizza il nostro Universo.

Cuore è progettato per lavorare in condizioni di ultrafreddo: è infatti composto da cristalli di Tellurite impiegati come bolometri (rivelatori di radiazione) e progettati per funzionare a temperature di circa 10 millikelvin, cioè dieci millesimi di grado sopra lo zero assoluto. «Si tratta di un risultato importante che testimonia come la scienza italiana raggiunga un solido primato nella tecnologia del ultrafreddo grazie all’integrazione e alla collaborazione tra ricerca, università e aziende. – commenta Carlo Bucci, ricercatore INFN e portavoce italiano dell’esperimento – La temperatura raggiunta nel criostato dell’esperimento, 6 millikelvin, equivale a -273,144 gradi centigradi, una temperatura vicinissima allo zero assoluto pari a -273,15 centigradi. Nessuno ha mai raffreddato a queste temperature una massa di materiale ed un volume simili».

«Il criostato di CUORE – spiega Angelo Nucciotti, docente di fisica nucleare dell’Università di Milano-Bicocca e responsabile della progettazione del criostato – è unico al mondo non solo per dimensioni e potenza refrigerante ma anche perché, grazie all’utilizzo di materiali appositamente selezionati e di speciali tecniche costruttive, garantisce che l’esperimento si svolga in un ambiente con bassissimi livelli di radioattività. Una volta completo, il rivelatore sarà racchiuso in una copertura di piombo antico di età romana, un materiale caratterizzato da una radioattività intrinseca estremamente bassa che fungerà da schermo».

CUORE è una collaborazione internazionale formata da circa 130 scienziati provenienti da trenta istituzioni in Italia, USA, Cina, Spagna e Francia. Lo strumento Cuore ha attualmente una capacità di raffreddamento per 600 kg, ma una volta completato sarà composto da 1000 cristalli di Tellurite e sarà in grado di raffreddare raffreddare una massa totale di quasi 2 tonnellate. Il rivelatore sarà inoltre schermato con circa 5 tonnellate di piombo romano.

21 ottobre 2014