Astrofisica Nucleare Teorica delle Stelle Compatte: Supernovae, Stelle di Neutroni e Pulsars
Progetto Il programma di ricerca in Astrofisica Nucleare Teorica delle Stelle Compatte riguarda lo studio del legame fra proprietà microscopiche e macroscopiche di oggetti astrofisici compatti, tipici degli ultimi stadi di evoluzione stellare. In particolare, sistemi quali stelle di neutroni e stelle massive in collasso gravitazionale presentano condizioni di materia nucleonica densa (`fredda¿ per le prime, `calda¿ per le seconde) del tutto diverse da quanto si incontra nella fisica nucleare terrestre, e le cui proprietà microscopiche sono cruciali per capire i fenomeni macroscopici che vengono osservati dagli astronomi. L¿attuale fase di ricerca si concentra su due filoni:
1) Nell¿ambito della spiegazione dei Pulsar glitches (improvvisi aumenti della frequenza di rotazione della stella di neutroni) in termini d¿intrappolamento di vortici, si vogliono studiare le proprietà superfluide del liquido neutronico ruotante ed in particolare l¿interazione fra vortici nel superfluido e nuclei esotici (ricchi di neutroni) nella crosta della Pulsar. La natura ed intensità di tale interazione costituiscono il fondamento microscopico della teoria macroscopica dei glitches e gli studi presenti in letteratura sono pochi e fisicamente non consistenti. Il programma di ricerca si propone uno studio quantitativo e realistico dell¿energia d¿interazione vortice-nucleo in funzione della densità e composizione nucleare della crosta della Pulsar. Inoltre si vuole sviluppare un modello macroscopico di intrappolamento di vortici in un profilo realistico di densità della stella di neutroni, in modo da ottenere parametri caratteristici per il fenomeno dei pulsar glitches (intervallo temporale fra glitches, momento angolare trasferito) confrontabili con le osservazioni. Risultati preliminari mostrano che le nuove energie di pinning sono compatibili ed in discreto accordo con le osservazioni, contrariamente a quelle calcolate precedentemente che risultano maggiori di oltre un ordine di grandezza ed inconciliabili con i dati osservativi.
2) Nell¿ambito della teoria dell¿ esplosione di Supernova, la fase di neutronizzazione durante il collasso gravitazionale è cruciale nel determinare la successiva dissipazione di energia e, di conseguenza, l¿esito dell¿esplosione. In particolare, la cattura elettronica da parte di nuclei esotici è influenzata dal termine di simmetria dell¿energia nucleare. Il programma si propone di valutare l¿effetto sul collasso gravitazionale della dipendenza dell¿energia di simmetria dalla temperatura e dall¿asimmetria della materia, dipendenza derivata per nuclei esotici sia teoricamente (massa efficace del nucleone) che sperimentalmente (parametro densità di livelli). Studi preliminari confermano che l¿effetto non è trascurabile, contrariamente a quanto generalmente affermato.