Quando due stelle esotiche collidono

Ben più rare di tutti i sistemi stellari, le collisioni tra stelle sono fenomeni violenti che servono a spiegare alcune osservazioni particolari.

Durante lo scambio di materia tra due stelle doppie che orbitano molto vicine le une alle altre, può accadere che queste si avvicinino sempre di più, soprattutto se sono così evolute da essersi trasformate già in nane bianche o stelle di neutroni.

La collisione tra due stelle di neutroni

Quando due oggetti così strani orbitano l’uno attorno all’altro a piccola distanza, iniziano a perdere quantità apprezzabili di energia. Come ben sappiamo, però, l’energia nell’Universo non si può creare né distruggere. La rotazione delle stelle l’una intorno all’altra a distanza ravvicinata è un bell’esempio di molta energia al lavoro. Da dove viene l’energia che le stelle usano per ruotare l’una intorno all’altra? Dalla forza di gravità, certo, ma questa dipende proprio dalle proprietà delle stelle. In effetti, se potessero ruotare in questa condizione per sempre, avremmo inventato un modo per produrre energia infinita, una cosa impossibile.

Due nane bianche che ruotano vicine le une alle altre perdono energia in poco tempo e questo le fa avvicinare sempre di più. Il loro destino è scontato: prima o poi si scontreranno. Impossibile immaginare uno scontro tra nane bianche, ma sappiamo dire cosa può succedere. Se la massa complessiva supera le 1,44 masse solari, quando due nane bianche collidono dapprima si fondono, poi l’oggetto che si forma inizia a collassare su se stesso in modo molto rapido. Questo innesca il bruciamento dell’enorme quantità di carbonio presente e fa esplodere la nuova stella come una supernova di tipo Ia, tra gli eventi più violenti dell’Universo.

Se a scontrarsi e fondersi sono due stelle di neutroni, le cose sono ancora più catastrofiche. Se la massa complessiva del nuovo oggetto che si fonde è superiore a 3 volte quella del Sole, allora la nuova stella di neutroni ha vita brevissima: questa inizia a collassare su se stessa e non c’è niente che la possa fermare. La materia si trasforma in un punto e si forma un buco nero. Parte della materia che ancora non si è immersa nell’orizzonte degli eventi viene scaldata, accelerata e convogliata verso i poli del buco nero, che emette un brevissimo e potentissimo fascio “laser” di raggi gamma. Le proprietà del raggio e il principio di emissione sono gli stessi che coinvolgono le ipernovae, le esplosioni degli astri più massicci che si conoscono, ma la durata è minore, al massimo una decina di secondi. Impossibile, di nuovo, immaginare la collisione di due stelle di neutroni e nemmeno noi astronomi sappiamo in dettaglio cosa accade in quei violentissimi istanti. Solo da pochi anni abbiamo capito che alcuni lampi di raggi gamma (in inglese GRB) che si osservano nel cielo possono essere prodotti da questo particolare fenomeno.

Cosa succede, infine, se due buchi neri si scontrano? In questo caso niente di spettacolare. Poiché i buchi neri sono neri, non può uscire nessun tipo di energia dall’interno dell’orizzonte degli eventi, quindi la fusione di due buchi neri non produce spettacoli pirotecnici ma solo un nuovo buco nero il cui orizzonte degli eventi sarà maggiore perché generato da una massa complessiva più grande.