Le stelle di neutroni, tra gli oggetti più estremi dell’Universo, potrebbero custodire indizi su una forza fondamentale ancora sconosciuta. È quanto emerge da una ricerca internazionale guidata dall’Italia e pubblicata su Physical Review Letters, che utilizza il raffreddamento di questi “fossili stellari” come strumento per testare i limiti della fisica oggi conosciuta.
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Team internazionale
Lo studio, a cui hanno partecipato fisici delle Università di Bari e Padova insieme a colleghi di Sydney e del centro tedesco Desy di Zeuthen, parte da un’idea tanto semplice quanto ambiziosa: osservare come si raffreddano le stelle di neutroni per cercare le tracce di nuove interazioni. Questi oggetti sono i resti ultra-densi delle esplosioni di supernova e concentrano in pochi chilometri masse superiori a quella del Sole, creando condizioni impossibili da riprodurre sulla Terra.
Nuove particelle
Proprio per questo, spiegano i ricercatori, anche effetti fisici minimi possono avere conseguenze misurabili. Attraverso simulazioni dettagliate, il team ha analizzato come eventuali nuove particelle – ipotetici mediatori di una quinta forza – influenzerebbero la perdita di energia delle stelle. Più particelle sono prodotte, più rapidamente la stella si raffredda.
Confrontando i modelli teorici con le osservazioni di alcune stelle isolate, tra cui le celebri “Magnifiche Sette” e la pulsar Psr J0659, lo studio mostra che una nuova forza modificherebbe in modo netto la velocità di raffreddamento. I dati consentono così di imporre vincoli fino a un milione di volte più stringenti rispetto a quelli ottenuti finora con esperimenti di laboratorio.
Evoluzione termica
In particolare, se la quinta forza esistesse e agisse attraverso particelle scalari su distanze inferiori al milionesimo di millimetro, dovrebbe lasciare una firma chiara nell’evoluzione termica di queste stelle. Un risultato che, se confermato, aprirebbe scenari inediti non solo per la fisica delle interazioni fondamentali, ma anche per lo studio di nuove dimensioni e per uno dei grandi misteri dell’astrofisica moderna: la natura della materia oscura.
“È sorprendente pensare che una forza che agisce su scale più piccole dello spessore di un capello possa influenzare l’evoluzione di alcuni degli ambienti più estremi dell’Universo”, osserva Alessandro Lella, dottorando all’Università di Bari e tra gli autori dello studio. “Le osservazioni astronomiche – aggiunge il professor Alessandro Mirizzi, coordinatore del gruppo barese – stanno dimostrando di poter competere, e in alcuni casi superare, gli esperimenti terrestri nella ricerca di nuove forze fondamentali”.
