Le stelle hanno affascinato le persone da tempo immemorabile. Grazie alla scienza moderna, sappiamo abbastanza sulle stelle, sui loro diversi tipi e strutture. La conoscenza di questo argomento è costantemente aggiornata e affinata; gli astrofisici stanno speculando su un numero di stelle teoriche che possono esistere nel nostro universo. Insieme alle stelle teoriche, ci sono anche oggetti simili a stelle, strutture astronomiche che sembrano e si comportano come stelle, ma non hanno le caratteristiche standard che descriviamo come stelle. Gli oggetti in questa lista sono sull'orlo della ricerca fisica e non sono stati osservati direttamente … ancora.
Stella di quark
Alla fine della sua vita, una stella può collassare in un buco nero, una nana bianca o una stella di neutroni. Se la stella è abbastanza densa prima di diventare una supernova, i resti stellari formeranno una stella di neutroni. Quando ciò accade, la stella diventa estremamente calda e densa. Con tale materia ed energia, la stella cerca di collassare su se stessa e formare una singolarità, ma le particelle fermioniche al centro (in questo caso i neutroni) obbediscono al principio di Pauli. Secondo lui, i neutroni non possono essere compressi allo stesso stato quantistico, quindi vengono respinti dalla materia che collassa, raggiungendo l'equilibrio.
Per decenni gli astronomi hanno ipotizzato che la stella di neutroni sarebbe rimasta in equilibrio. Ma con lo sviluppo della teoria quantistica, gli astrofisici hanno proposto un nuovo tipo di stella che potrebbe apparire se la pressione degenerativa del nucleo di neutroni fosse cessata. Si chiama stella di quark. All'aumentare della pressione della massa della stella, i neutroni decadono nei loro costituenti, quark su e giù, che, sotto alta pressione e alta energia, potrebbero esistere in uno stato libero, invece di produrre adroni come protoni e neutroni. Soprannominata "materia strana", questa zuppa di quark sarebbe incredibilmente densa, più densa di una normale stella di neutroni.
Gli astrofisici stanno ancora discutendo su come esattamente queste stelle potrebbero essersi formate. Secondo alcune teorie, si verificano quando la massa della stella che collassa è compresa tra la massa richiesta per formare un buco nero o una stella di neutroni. Altri suggeriscono meccanismi più esotici. La teoria principale è che le stelle di quark si formano quando pacchetti densi di materia strana preesistente avvolti in particelle a interazione debole (WIMP) entrano in collisione con una stella di neutroni, seminando il suo nucleo con materia strana e avviando una trasformazione. Se ciò accade, la stella di neutroni manterrà una "crosta" di materiale della stella di neutroni, continuando effettivamente ad apparire come una stella di neutroni, ma allo stesso tempo possedendo un nucleo di materiale strano. Sebbene non abbiamo ancora trovato nessuna stella di quark,molte delle stelle di neutroni osservate potrebbero benissimo essere segretamente.
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Stelle elettrodebole
Mentre una stella di quark può essere l'ultimo stadio nella vita di una stella prima che muoia e diventi un buco nero, i fisici hanno recentemente proposto un'altra stella teorica che potrebbe esistere tra una stella di quark e un buco nero. Una cosiddetta stella elettrodebole potrebbe mantenere l'equilibrio attraverso una complessa interazione tra forza nucleare debole e forza elettromagnetica nota come forza elettrodebole.
In una stella elettrodebole, la pressione e l'energia della massa della stella premerebbero sullo strano nucleo di materia della stella a quark. Man mano che l'energia aumenta, le forze elettromagnetiche e nucleari deboli si mescolerebbero in modo che non ci sarebbe differenza tra le due forze. A questo livello di energia, i quark nel nucleo si dissolvono in leptoni, come elettroni e neutrini. La maggior parte della materia strana si trasformerà in neutrini e l'energia rilasciata fornirà una forza sufficiente per impedire il collasso della stella.
Gli scienziati sono interessati a trovare una stella elettrodebole perché le caratteristiche del suo nucleo sarebbero identiche a quelle del giovane universo un miliardesimo di secondo dopo il Big Bang. A quel punto nella storia del nostro universo, non c'era distinzione tra forza nucleare debole e forza elettromagnetica. Si è rivelato piuttosto difficile formulare teorie su quel periodo, quindi una scoperta sotto forma di una stella elettrodebole aiuterebbe in modo significativo la ricerca cosmologica.
Una stella elettrodebole deve anche essere uno degli oggetti più densi dell'universo. Il nucleo di una stella elettrodebole avrebbe le dimensioni di una mela, ma circa due Terre in massa, rendendo tale stella, in teoria, più densa di qualsiasi stella precedentemente osservata.
Object Thorn - Zhitkova
Nel 1977, Kip Thorne e Anna Zhitkova pubblicarono un documento che descriveva in dettaglio un nuovo tipo di stella chiamata Thorn-Zhitkova Object (OTZ). OTZ è una stella ibrida formata dalla collisione di una supergigante rossa e una piccola stella di neutroni densa. Poiché la supergigante rossa è una stella incredibilmente grande, ci vorranno centinaia di anni prima che una stella di neutroni rompa semplicemente l'atmosfera interna per prima. Mentre sta scavando nella stella, il centro orbitale (baricentro) delle due stelle si muoverà verso il centro della supergigante. Alla fine, le due stelle si fonderanno per formare una grande supernova e infine un buco nero.
Quando osservato, OTZ inizialmente assomiglierebbe a una tipica supergigante rossa. Tuttavia, OTZ avrebbe una serie di proprietà insolite per una supergigante rossa. Non solo la sua composizione chimica sarà diversa, ma una stella di neutroni che si insinua in essa emetterà bagliori radio dall'interno. È piuttosto difficile trovare OTL, poiché non differisce molto dalla normale supergigante rossa. Inoltre, OTZ è piuttosto formato non nei nostri dintorni galattici, ma più vicino al centro della Via Lattea, dove le stelle sono più vicine.
Tuttavia, questo non ha impedito agli astronomi di cercare una stella cannibale e nel 2014 è stato annunciato che la supergigante HV 2112 potrebbe essere un possibile OTZ. Gli scienziati hanno scoperto che HV 2112 ha una quantità insolitamente elevata di elementi metallici per le supergiganti rosse. La composizione chimica di HV 2112 corrisponde a quanto suggerito da Thorne e Zhitkova negli anni '70, quindi gli astronomi considerano questa stella un potente candidato per il primo OTG osservato. Sono necessarie ulteriori ricerche, ma sarebbe bello pensare che l'umanità abbia scoperto la prima stella cannibale.
Stella congelata
Una stella ordinaria brucia idrogeno, creando elio e sostenendosi con la pressione dall'interno, nata nel processo. Ma un giorno l'idrogeno si esaurisce e alla fine la stella ha bisogno di bruciare elementi più pesanti. Sfortunatamente, l'energia che fuoriesce da questi elementi pesanti non è tanto quanto quella dell'idrogeno e la stella inizia a raffreddarsi. Quando una stella diventa supernova, semina l'universo con elementi metallici, che poi partecipano alla formazione di nuove stelle e pianeti. Man mano che l'universo matura, sempre più stelle esplodono. Gli astrofisici hanno dimostrato che insieme all'invecchiamento dell'Universo, aumenta anche il suo contenuto metallico totale.
In passato, non c'era praticamente metallo nelle stelle, ma in futuro le stelle avranno un contenuto di metallo notevolmente aumentato. Con l'invecchiamento dell'universo, si formeranno nuovi e insoliti tipi di stelle metalliche, comprese ipotetiche stelle ghiacciate. Questo tipo di stella è stato proposto negli anni '90. Con l'abbondanza di metalli nell'universo, le stelle di nuova formazione avranno bisogno di temperature più basse per diventare stelle della sequenza principale. Le stelle più piccole con una massa di 0,04 stellari (dell'ordine della massa di Giove) possono diventare stelle della sequenza principale, mantenendo la fusione nucleare a temperature di 0 gradi Celsius. Saranno congelati e circondati da nuvole di ghiaccio ghiacciato. Nel lontano, lontano futuro, queste stelle ghiacciate sostituiranno la maggior parte delle stelle ordinarie nell'universo freddo e tetro.
Oggetto che collassa eternamente magnetosfericamente
Tutti sono già abituati al fatto che molte proprietà e paradossi incomprensibili sono associati ai buchi neri. Per affrontare in qualche modo i problemi inerenti alla matematica dei buchi neri, i teorici hanno ipotizzato tutta una serie di oggetti a forma di stella. Nel 2003, gli scienziati hanno affermato che i buchi neri non sono in realtà singolarità, come si crede, ma sono un tipo esotico di stella chiamata "oggetto che collassa per sempre magnetosferico" (MVCO, MECO). Il modello MVCO è un tentativo di affrontare un problema teorico: la materia del buco nero che collassa sembra muoversi più velocemente della velocità della luce.
MVCO si forma come un normale buco nero. La gravità supera la materia e la materia inizia a collassare su se stessa. Ma in MVCO, la radiazione derivante dalla collisione di particelle crea una pressione interna simile alla pressione generata nel processo di fusione nel nucleo della stella. Ciò consente a MVCO di rimanere assolutamente stabile. Non forma mai un orizzonte degli eventi e non crolla mai completamente. I buchi neri finiranno per collassare in se stessi ed evaporare, ma il collasso dell'MVCO richiederà un tempo infinito. Quindi, è in uno stato di collasso perpetuo.
Le teorie MVCO risolvono molti problemi di buchi neri, compreso il problema dell'informazione. Poiché l'MVCO non crolla mai, non c'è problema di distruzione delle informazioni, come nel caso di un buco nero. Tuttavia, non importa quanto siano meravigliose le teorie MVKO, la comunità dei fisici le accoglie con grande scetticismo. Si ritiene che i quasar siano buchi neri circondati da un disco di accrescimento luminoso. Gli astronomi sperano di trovare un quasar con le esatte proprietà magnetiche dell'MVCO. Finora non ne è stato trovato nessuno, ma forse nuovi telescopi che studieranno i buchi neri faranno luce su questa teoria. Nel frattempo, MVKO rimane una soluzione interessante ai problemi dei buchi neri, ma tutt'altro che un candidato di punta.
Population Stars III
Abbiamo già discusso delle stelle ghiacciate che appariranno verso la fine dell'universo, quando tutto diventa troppo metallico perché si formino stelle calde. Ma per quanto riguarda le stelle all'altra estremità dello spettro? Queste stelle, formate dai gas primordiali rimasti dal Big Bang, sono chiamate stelle di Popolazione III. Il diagramma della popolazione stellare è stato introdotto da Waltor Baade negli anni '40 e descriveva il contenuto di metallo di una stella. Più vecchia è la popolazione, maggiore è il contenuto di metallo. Per molto tempo, c'erano solo due popolazioni di stelle (con il nome logico popolazione I e popolazione II), ma gli astrofisici moderni iniziarono una seria ricerca di stelle che avrebbero dovuto esistere subito dopo il Big Bang.
Non c'erano elementi pesanti in queste stelle. Erano costituiti interamente da idrogeno ed elio, intervallati da litio. Le stelle di Popolazione III erano assurdamente luminose ed enormi, più grandi di molte stelle moderne. I loro cantieri non solo sintetizzavano elementi comuni, ma erano alimentati da reazioni di annientamento della materia oscura. Hanno anche vissuto molto poco, solo pochi milioni di anni. Alla fine, tutto l'idrogeno e l'elio di queste stelle si sono bruciati, hanno usato elementi di metalli pesanti per la fusione ed sono esplosi, disperdendo elementi pesanti in tutto l'universo. Niente è sopravvissuto nel giovane universo.
Ma se non è sopravvissuto nulla, perché dovremmo pensarci? Gli astronomi sono molto interessati alle stelle di popolazione III in quanto ci consentiranno di capire meglio cosa è successo nel Big Bang e come si è sviluppato il giovane universo. E la velocità della luce aiuterà gli astronomi in questo. Data la grandezza costante della velocità della luce, se gli astronomi riescono a trovare una stella incredibilmente distante, guarderanno essenzialmente indietro nel tempo. Un gruppo di astronomi dell'Istituto di astrofisica e scienze spaziali sta cercando di vedere le galassie più lontane dalla Terra che abbiamo cercato di vedere. La luce di queste galassie sarebbe dovuta apparire diversi milioni dopo il Big Bang e potrebbe contenere la luce delle stelle di Popolazione III. Lo studio di queste stelle consentirà agli astronomi di guardare indietro nel tempo. Inoltre, studiare le stelle di Population III ci mostrerà anche da dove veniamo. Queste stelle sono state tra le prime a seminare l'Universo con elementi che danno vita e sono necessari per l'esistenza umana.
Quasi star
Da non confondere con un quasar (un oggetto che sembra una stella ma non lo è), una quasi-stella è un tipo teorico di stella che potrebbe esistere solo in un universo giovane. Come OTZ, di cui abbiamo parlato sopra, la quasi stella avrebbe dovuto essere una stella cannibale, ma invece di nascondere un'altra stella al centro, nasconde un buco nero. Le quasi stelle dovrebbero essersi formate da massicce stelle di Popolazione III. Quando le stelle normali collassano, diventano supernova e lasciano un buco nero. Nelle quasi-stelle, il denso strato esterno di materiale nucleare avrebbe assorbito tutta l'energia che fuoriesce dal nucleo in collasso, restando al suo posto e non diventerebbe una supernova. Il guscio esterno della stella rimarrebbe intatto, mentre il guscio interno formerebbe un buco nero.
Come una moderna stella di fusione, una quasi-stella raggiungerebbe l'equilibrio, sebbene sarebbe supportata da qualcosa di più della semplice energia di fusione. L'energia irradiata dal nucleo, un buco nero, fornirebbe pressione per resistere al collasso gravitazionale. La quasi stella si nutrirà della materia che cade nel buco nero interno e rilascia energia. A causa di questa potente energia emessa, la quasi stella sarebbe incredibilmente luminosa e 7000 volte più massiccia del Sole.
Alla fine, tuttavia, la quasi stella avrebbe perso il suo guscio esterno dopo circa un milione di anni, lasciando solo un enorme buco nero. Gli astrofisici hanno suggerito che le antiche quasi stelle fossero la fonte di buchi neri supermassicci al centro della maggior parte delle galassie, compresa la nostra. La Via Lattea potrebbe essere iniziata con una di queste antiche stelle esotiche e insolite.
Stella di Preon
I filosofi hanno discusso per secoli sulla divisione più piccola possibile della materia. Osservando protoni, neutroni ed elettroni, gli scienziati pensavano di aver trovato la struttura di base dell'universo. Ma mentre la scienza andava avanti, le particelle venivano trovate sempre meno e il nostro concetto di universo doveva essere rivisto. Ipoteticamente, la divisione potrebbe continuare per sempre, ma alcuni teorici considerano i preons come le particelle più piccole della natura. Preon è una particella puntiforme che non ha espansione spaziale. I fisici spesso descrivono gli elettroni come particelle puntiformi, ma questo è il modello tradizionale. Gli elettroni hanno effettivamente un'espansione. In teoria, preon non ne ha uno. Possono essere le particelle subatomiche più elementari.
Sebbene la ricerca preon sia attualmente fuori moda, ciò non impedisce agli scienziati di discutere come potrebbero apparire le stelle preon. Le stelle preon sarebbero estremamente piccole, le dimensioni tra un pisello e un pallone da calcio. La massa racchiusa in questo minuscolo volume sarebbe uguale alla massa della Luna. Le stelle Preon sarebbero leggere secondo gli standard astronomici, ma molto più dense delle stelle di neutroni, gli oggetti più densi osservati.
Queste minuscole stelle sarebbero molto difficili da vedere, grazie alle lenti gravitazionali e ai raggi gamma. A causa della loro natura poco appariscente, alcuni teorici considerano le stelle preon proposte come candidate per la materia oscura. Eppure gli scienziati degli acceleratori di particelle sono per lo più interessati al bosone di Higgs, piuttosto che alla ricerca di preoni, quindi la loro esistenza sarà o meno confermata molto presto.
Stella di Planck
Una delle domande più grandi sui buchi neri è: come sono dall'interno? Innumerevoli libri, film e articoli sono stati pubblicati su questo argomento, che vanno dalla speculazione fantastica alla scienza più dura ed esatta. E non c'è ancora consenso. Spesso il centro di un buco nero è descritto come una singolarità con densità infinita e senza dimensioni spaziali, ma cosa significa veramente? I teorici moderni stanno cercando di aggirare questa vaga descrizione e scoprire cosa succede effettivamente in un buco nero. Di tutte le teorie, una delle più interessanti è l'ipotesi che ci sia una stella al centro del buco nero chiamata stella di Planck.
La stella di Planck proposta è stata originariamente concepita per risolvere il paradosso dell'informazione del buco nero. Se consideriamo un buco nero come un punto di singolarità, ha uno spiacevole effetto collaterale: le informazioni verranno distrutte, penetrando nel buco nero, violando le leggi di conservazione. Tuttavia, se c'è una stella al centro del buco nero, risolverà il problema e aiuterà anche con le domande sull'orizzonte degli eventi del buco nero.
Come avrai intuito, la stella di Planck è una cosa strana, che, tuttavia, è supportata dalla fusione nucleare convenzionale. Il suo nome deriva dal fatto che una stella del genere avrà una densità di energia vicina a quella di Planck. La densità di energia è una misura dell'energia contenuta in una regione dello spazio e la densità di Planck è un numero enorme: 5,15 x 10 ^ 96 chilogrammi per metro cubo. Questa è molta energia. Teoricamente, quella stessa energia potrebbe essere nell'Universo subito dopo il Big Bang. Sfortunatamente, non vedremo mai una stella di Planck se si trova all'interno di un buco nero, ma questa ipotesi ci consente di risolvere una serie di paradossi astronomici.
Palla soffice
I fisici amano inventare nomi divertenti per idee complesse. Fluffy Ball è il nome più carino a cui potresti pensare per una regione mortale dello spazio che potrebbe ucciderti all'istante. La teoria della palla soffice nasce da un tentativo di descrivere un buco nero usando idee di teoria delle stringhe. In sostanza, la palla soffice non è una vera star nel senso che non è un miasma di plasma infuocato alimentato dalla fusione. Piuttosto, è una regione di stringhe di energia intrecciate supportate dalla loro stessa energia interiore.
Come accennato in precedenza, il problema principale con i buchi neri era capire cosa ci fosse al loro interno. Questo problema profondo è sia un enigma sperimentale che teorico. Le teorie dei buchi neri standard portano a una serie di contraddizioni. Stephen Hawking ha mostrato che i buchi neri evaporano, il che significa che qualsiasi informazione in essi sarà persa per sempre. I modelli di buchi neri mostrano che la loro superficie è un "firewall" ad alta energia che vaporizza le particelle in arrivo. Ancora più importante, le teorie della meccanica quantistica non funzionano se applicate alla singolarità di un buco nero.
Una palla soffice risolve questi problemi. Per capire che tipo di palla soffice è, immagina di vivere in un mondo bidimensionale, come su un pezzo di carta. Se qualcuno posiziona un cilindro su carta, lo percepiremo come un cerchio bidimensionale, anche se questo oggetto esiste effettivamente in tre dimensioni. Possiamo immaginare che nel nostro universo esistano strutture arroganti; nella teoria delle stringhe sono chiamate brane. Se esistessero brane multidimensionali, le percepiremmo solo con i nostri sensi 4D e la matematica. I teorici delle stringhe hanno suggerito che quello che chiamiamo un buco nero è in realtà la nostra percezione a bassa dimensione di una struttura di stringhe multidimensionale che attraversa il nostro spaziotempo quadridimensionale. Allora il buco nero non sarà una singolarità; sarà solo l'intersezione del nostro spazio-tempo con stringhe multidimensionali. Questa intersezione è la palla soffice.
Tutto ciò sembra esoterico e solleva molte domande. Tuttavia, se i buchi neri sono in realtà soffici grovigli, risolveranno molti paradossi. Avranno anche caratteristiche leggermente diverse dai buchi neri. Invece di una singolarità unidimensionale, una palla soffice ha un certo volume. Ma, nonostante un certo volume, non ha un preciso orizzonte degli eventi, i suoi confini sono "soffici". Consente inoltre ai fisici di descrivere un buco nero utilizzando i principi della meccanica quantistica. Ad ogni modo, una palla soffice è un nome divertente che diluisce il nostro rigoroso linguaggio scientifico.
Basato su materiali da listverse.com
Ilya Khel
