Astrofisica Nucleare Teorica delle Stelle Compatte: Supernovae, Stelle di Neutroni e Pulsars
Progetto Il programma di ricerca in Astrofisica Nucleare Teorica delle Stelle Compatte studia il legame fra proprietà microscopiche e macroscopiche di sistemi astrofisici compatti e quindi altamente degeneri e relativistici, 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) le cui peculiari proprietà microscopiche sono cruciali per capire i fenomeni macroscopici osservati dagli astronomi. L'attuale fase di ricerca si concentra su due tematiche:
Nell'ambito della spiegazione dei pulsar glitches (improvvisi aumenti della frequenza di rotazione di una stella di neutroni) in termini d'intrappolamento di linee di vortice quantizzate, si vogliono studiare le proprietà rotazionali del superfluido neutronico in modo da capire se i glitches osservati sono compatibili con tali proprietà e quindi se il modello a vortici è realistico. Negli ultimi anni si è affrontato il problema a livello microscopico, calcolando l'interazione fra vortici e nuclei esotici (ricchi di neutroni) nella crosta della Pulsar con un modello il più possibile realistico e consistente; si è anche spiegato perchè gli approcci alternativi esistenti in letteratura non sono applicabili al caso in esame. Attualmente si sta studiando il problema a livello mesoscopico, derivando le energie di legame per unità di lunghezza di vortice con il reticolo nucleare partendo da quelle calcolate per un singolo nucleo. Infine, abbiamo sviluppato un modello macroscopico di intrappolamento e dinamica dei vortici in un profilo realistico di densità della stella di neutroni; implementando in questo le energie di legame attualmente sotto studio potremo ottenere parametri caratteristici per il fenomeno dei pulsar glitches (intervallo temporale fra glitches, momento angolare trasferito) confrontabili con le osservazioni (articolo in preparazione).
Nell'ambito della teoria per le esplosioni di Supernova, la fase di neutronizzazione durante il collasso gravitazionale è cruciale nel determinare i successivi bilanci energetici dell'onda d'urto e quindi 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, dipendenza derivata per nuclei esotici sia teoricamente (massa efficace del nucleone) che sperimentalmente (parametro densità di livelli). Un modello di collasso one-zone ha già mostrato che l'introduzione della temperatura ha un effetto positivo e quantitativamente non trascurabile sull'energia dello shock (articolo in preparazione). In collaborazione con Orsay stiamo ora implementando il nuovo input microscopico in un codice numerico multizona che simula più realisticamente l'esplosione.