Per decenni, astronomi e fisici nucleari hanno lavorato per capire come e dove sono stati originariamente realizzati gli elementi pesanti nell’universo ed ora alcune simulazioni al computer dimostrano come le stelle di neutroni che si scontrano possono creare ed espellere elementi pesanti. Questi modelli illustrano anche i lampi di luce generati da questi eventi. Queste informazioni possono aiutare gli astronomi a rilevare e studiare meglio questi eventi.

Nell’agosto 2017, la collisione di una coppia di stelle di neutroni è diventata il primo evento mai rilevato sia nelle onde gravitazionali che nella luce. Questo evento ha dato agli scienziati una nuova finestra sul comportamento della materia e della gravità in condizioni estreme.

Gran parte della nostra comprensione di ciò che accade nelle collisioni si basa su simulazioni multidimensionali 3-fisiche, eseguite sui supercomputer più veloci del mondo. La modellazione è complicata dalla gravità estrema (che richiede la risoluzione delle equazioni di Einstein della relatività generale) e dagli intensi campi magnetici che controllano il flusso di materia e guidano forti turbolenze.

Le simulazioni qui riportate sono tra le prime a seguire in dettaglio le conseguenze a lungo termine di una collisione, in cui un disco di materia stellare di neutroni residua orbita attorno al buco nero appena formato. Le simulazioni mostrano come i campi magnetici nel disco si attorcigliano e si amplificano e, infine, guidano potenti getti relativistici e forti venti.

Quasi la metà della massa del disco si trova a non essere legata in questo modo, e la materia è abbastanza ricca di neutroni da fornire le condizioni necessarie per formare elementi pesanti, come oro e uranio, attraverso un processo di ripetuta cattura rapida di neutroni. La radioattività di questi isotopi appena sintetizzati produrrà un bagliore rilevabile – osservato per la prima volta dagli astronomi nell’evento del 2017 – che può essere meglio compreso rispetto ai risultati del nuovo modello.