Le stelle che sono almeno tre volte più pesanti del Sole fanno una fine spettacolare. Riescono a utilizzare tutti gli elementi fino al ferro come combustibile in vari gusci al loro interno. Il loro nucleo, che si estende per soli 10.000 chilometri, è solitamente costituito da ferro e da elementi più pesanti. Ciò che accade ora alla stella morente dipende principalmente da questo nucleo. Quando supera il limite di Chandrasekhar di 1,44 masse solari, la sua materia non può più resistere alla propria gravità e la stella collassa in una stella di neutroni.

La sua materia è compressa così fortemente che gli elettroni del guscio atomico si fondono con i protoni del nucleo atomico per formare neutroni (nel processo vengono rilasciati neutrini elettronici). Il nucleo espelle contemporaneamente il suo involucro in una gigantesca esplosione, una supernova. Una stella di neutroni è un oggetto molto compatto – fino a 3 masse solari sono contenute in una sfera di 20 chilometri di diametro. Un centimetro cubo pesa quanto un cubo di ferro con uno spigolo lungo un chilometro. In superficie, la gravità è 200 miliardi di volte più forte che sulla Terra. Se un oggetto cadesse a terra da un metro di altezza, colpirebbe il suolo dopo un microsecondo a 7,2 milioni di chilometri all’ora.

Le stelle di neutroni hanno quindi una massa almeno 1,44 volte superiore a quella del sole e un raggio di poche decine di chilometri, il che le rende gli oggetti più densi dell’universo. Nella maggior parte dei casi, la loro massa è compresa tra 1,17 e 2,35 volte quella del Sole. Ma nel mezzo di un resto di supernova noto come HESS J1731-347, i ricercatori hanno ora trovato un cadavere stellare molto più leggero. Un articolo pubblicato su Nature Astronomy parla di questa piccola e leggerissima stella di neutroni, che ha un raggio di circa 10 km e una massa pari solo al 77% di quella del Sole.

Victor Doroshenko e colleghi hanno calcolato la massa di questa stella di neutroni, sfidando così le attuali conoscenze della fisica stellare. Gli autori sostengono che questo oggetto potrebbe non essere affatto una normale stella di neutroni, ma un oggetto più esotico – e precedentemente non scoperto – chiamato “stella strana”, un’ipotetica stella fatta di materiale di quark.

In teoria, poiché tali oggetti non sono ancora stati individuati, qualsiasi stella di neutroni potrebbe diventare una stella di quark se la sua massa si avvicina al cosiddetto limite di Tolman-Oppenheimer-Volkoff senza superarlo. Questo limite è compreso tra 1,5 e 3 masse solari. I fisici sono interessati alle stelle di quark perché dovrebbero essere uno dei pochi luoghi in cui può esistere anche l’ipotetica materia strana. Si tratta dei quark strani che appartengono al modello standard della fisica. La materia strana, se è abbastanza pesante con più di 1000 masse di protoni, dovrebbe essere stabile.

Come hanno potuto Doroshenko & Co. pesare la stella di neutroni? Normalmente si manifestano solo attraverso i raggi X che emettono. Con il loro diametro tipico, sono troppo piccoli per essere fotografati al telescopio. Tuttavia, una stella luminosa trovata di recente nella stessa posizione (HESS J1731-347) ha permesso a Doroshenko e ai suoi coautori di determinare la distanza della coppia di stelle, e quindi la massa della stella di neutroni e la densità di materia al suo interno.