Un team di scienziati ha acceso la miccia di un’esplosione termonucleare, non nello spazio, ma dentro le mura di un supercomputer. Queste simulazioni stanno aprendo una finestra sul comportamento tumultuoso delle stelle di neutroni cannibali, creature celesti che strappano materiale dalle loro compagne binarie vicine.
Questo pasto cosmico, una volta inghiottito, può innescare un’esplosione di proporzioni selvagge, lanciando raggi X attraverso l’intero universo, una danza stellare di luce ed energia che sfida l’immaginazione. L’evoluzione di queste eruzioni potenti e la loro propagazione sulla superficie di una stella di neutroni rimangono avvolte nel mistero.
Tuttavia, replicando le fiammate osservate di raggi X attraverso simulazioni, gli scienziati stanno lentamente svelando questo enigma cosmico, imparando non solo i dettagli intricati delle esplosioni ma anche le caratteristiche fondamentali delle stelle di neutroni stesse, quegli oggetti ultra-densi produttori di tali spettacoli.
“Attraverso la simulazione, possiamo osservare questi eventi con dettagli senza precedenti” spiega Michael Zingale, un astrofisico computazionale dell’Università dello Stato di New York a Stony Brook. Queste indagini mirano a capire la vera natura delle stelle di neutroni, esplorando il comportamento della materia nelle condizioni di densità estreme trovate solo in questi laboratori naturali cosmici.
Dopo la morte spettacolare di una stella massiccia, che si conclude con un’esplosione di supernova, ciò che rimane è una stella di neutroni, un nucleo collassato incredibilmente denso, largo appena venti chilometri ma con una massa che può superare quella di due soli. Questa materia estremamente compressa si comporta in modi che sfidano la nostra comprensione, costringendo gli scienziati a studiare le esplosioni termonucleari per limitare le dimensioni della stella e modellare i suoi interni.
Sebbene un’escursione vicino a una stella di neutroni sia fuori questione per vari motivi (distanza, pericolo, per citarne alcuni), la raccolta di dati sulle esplosioni di raggi X delle stelle di neutroni e la loro riproduzione in simulazioni che corrispondono ai dati osservativi offre una via alternativa per scrutare questi oggetti misteriosi.
Questo processo, benché sembri semplice, è tutt’altro che banale a causa della complessità delle fisiche in gioco, richiedendo una potenza di calcolo immensa. In studi precedenti, l’uso del supercomputer Summit del Laboratorio Nazionale di Oak Ridge ha permesso di simulare le fiamme termonucleari in due dimensioni. Ora, avanzando su quel lavoro, le simulazioni sono state elevate alla terza dimensione, aumentando significativamente la nostra comprensione di questi fenomeni.
“Il grande obiettivo è sempre stato quello di collegare le simulazioni di questi eventi a ciò che abbiamo osservato” sottolinea Zingale, con l’ambizione di comprendere l’aspetto della stella sottostante e di esplorare le capacità dei modelli attraverso le dimensioni. Con una temperatura milioni di volte superiore a quella del Sole e una velocità di rotazione di mille giri al secondo, il modello tridimensionale della stella di neutroni ha simulato l’evoluzione iniziale della fiamma termonucleare.
