Stelle ultracompatte con il vuoto quantistico

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È un nuovo tipo di stella quella che emerge da uno studio del ricercatore della Sissa Raúl Carballo-Rubio. In una ricerca recentemente pubblicata su Physical Review Letters, Carballo-Rubio ha sviluppato un nuovo modello matematico che mette insieme la relatività generale con l’effetto repulsivo della polarizzazione del vuoto quantistico. Questo approccio permette di descrivere configurazioni ultracompatte di nuove stelle che gli scienziati pensavano non potessero esistere in condizioni di equilibrio.

«Come conseguenza delle forze attrattive e repulsive in gioco, una stella massiva può diventare una stella a neutroni o trasformarsi in un buco nero», spiega Carballo-Rubio. Nelle stelle a neutroni la situazione di equilibrio in cui si trova il corpo celeste è il risultato della lotta tra la gravità, che è una forza attrattiva, e una forza repulsiva chiamata “degeneracy pressure”, che ha un’origine quantomeccanica. «Se la massa della stella supera una certa soglia, all’incirca tre volte quella del nostro Sole, questo equilibrio sarà rotto e la stella collasserà a causa dell’effetto soverchiante delle forze gravitazionali» racconta il ricercatore.

Nello studio, lo scienziato ha investigato la possibilità che forze quantomeccaniche possano permettere configurazioni all’equilibrio ancora sconosciute per stelle la cui massa sia superiore alla soglia ritenuta massima. La forza addizionale che permetterebbe questi nuovi stati e che è stata presa in considerazione dallo studioso sarebbe la manifestazione dell’effetto noto come “polarizzazione del vuoto quantistico”, che è una conseguenza dell’unione tra fenomeni gravitazionali e quantomeccanici in una teoria semiclassica. «La novità di questa analisi è che, per la prima volta, tutti gli elementi sono stati messi insieme in un modello pienamente consistente. In più, è stato dimostrato che esistono nuove configurazioni stellari che possono essere descritte in maniera sorprendentemente semplice».

In questo contesto, molte cose devono essere ancora studiate, comprese le possibili applicazioni di questi risultati per l’osservazione di questi fenomeni. «Non è ancora chiaro se queste configurazioni si possano dinamicamente realizzare in Natura e, in questo caso, quanto possano durare. Da una prospettiva osservazionale, queste configurazioni ultracompatte sarebbero molto simili ai buchi neri». Le loro caratteristiche potrebbero essere carpite dalla nuova generazione di osservatori di onde gravitazionali, capaci di individuare persino piccolissime differenze tra corpi celesti. «Se ci sono stelle dense e ultracompatte nell’universo, simili ai buchi neri ma senza orizzonte, dovrebbe essere possibile individuarle nei prossimi decenni», conclude Carballo-Rubio.

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Fonte: Stelle ultracompatte con il vuoto quantistico

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