PSR J0952-0607, la 'vedova nera': la stella di neutroni più massiccia mai misurata pesa 2,35 soli

A 3.200 anni luce dalla Terra, in direzione della costellazione del Sestante, c'è un oggetto che riassume in pochi chilometri di diametro alcune delle leggi più estreme della fisica. Si chiama PSR J0952-0607. È una pulsar al millisecondo, ruota su sé stessa 707 volte al secondo (è la pulsar più veloce della nostra galassia), e dal luglio 2022 detiene un altro record: con 2,35 ± 0,17 masse solari è la stella di neutroni più massiccia mai misurata. La pesa, letteralmente, la luce della stella che la pulsar sta divorando.

Una stella che ha fatto a pezzi la compagna

PSR J0952-0607 appartiene alla categoria delle pulsar «vedova nera» (black widow): pulsar al millisecondo che orbitano strettamente attorno a una stella compagna molto piccola, fino a divorarla con il vento di particelle ad altissima energia che emettono. L'orbita è di 6,42 ore: la compagna, di massa appena 0,032 masse solari (circa 30 volte Giove), è ormai ridotta a un involucro di idrogeno irradiato, con il lato rivolto alla pulsar riscaldato a 6.200 K e quello in ombra a 1.500 K. La pulsar è classificata come stella di neutroni «riciclata»: un tempo era una pulsar lenta, ma l'accrescimento di materia strappata alla compagna le ha trasferito momento angolare, accelerandone la rotazione fino agli attuali 1,4137 millisecondi.

Come si pesa una stella di neutroni

Misurare la massa di una pulsar non è banale. Non è una stella ordinaria di cui si possa stimare la luminosità: emette pochi fotoni nel visibile, è invisibile a occhio nudo. Il team guidato da Roger W. Romani, fisico di Stanford, ha aggirato il problema usando la stella compagna come bilancia di torsione cosmica. Con il telescopio Keck I dell'Osservatorio di Mauna Kea, alle Hawaii, e il suo strumento Low Resolution Imaging Spectrometer (LRIS), i ricercatori hanno acquisito spettri della compagna in più punti dell'orbita: dal Doppler della linea Hα hanno ricavato la velocità orbitale, dall'inclinazione del sistema ricostruita modellando la curva di luce hanno chiuso il sistema dinamico. La massa risultante è 2,35 ± 0,17 M⊙. L'articolo è stato pubblicato il 26 luglio 2022 sulla rivista The Astrophysical Journal Letters con il titolo PSR J0952-0607: The Fastest and Heaviest Known Galactic Neutron Star.

Vicino alla soglia del collasso

Perché 2,35 masse solari è un numero così importante? Perché si avvicina al cosiddetto limite di Tolman-Oppenheimer-Volkoff, la massa oltre la quale nessuna combinazione di forze quantistiche è in grado di sostenere il peso di una stella di neutroni: gli elettroni si fondono coi protoni, il neutrone stesso non basta più, e la stella collassa in un buco nero. Le stime teoriche del limite oscillano fra 2,2 e 2,9 masse solari a seconda dell'equazione di stato della materia nucleare adottata. PSR J0952-0607 ha alzato la soglia inferiore: dopo la pubblicazione del 2022, gli articoli che descrivono materia oscura, materia di quark esotica o equazioni di stato troppo «morbide» hanno dovuto essere riformulati.

Un aggiornamento dell'analisi, pubblicato nel novembre 2025 da Romani e collaboratori, ha rifinito il dato a 2,35 ± 0,11 M⊙, riducendo l'incertezza grazie a nuove osservazioni spettroscopiche e a un modello idrodinamico più accurato della compagna riscaldata. Lo studio aggiornato è disponibile in open access su The Astrophysical Journal.

Cosa c'è dentro una stella di neutroni

Per dare un'idea di cosa significhi 2,35 masse solari concentrate in un raggio stimato di circa 12 chilometri, basta pensare che un cucchiaio di materiale di stella di neutroni peserebbe quanto la massa di tutta l'umanità. La densità centrale è dell'ordine di 10¹⁷-10¹⁸ chilogrammi per metro cubo: tre-cinque volte la densità dei nuclei atomici. Dentro queste condizioni, i neutroni potrebbero rompersi nei loro costituenti più elementari, i quark up e down, e formare un'idrodinamica esotica di «materia di quark» o «iperoni». Capire dove si rompe la materia nucleare è uno degli obiettivi della fisica fondamentale del XXI secolo, ed è il motivo per cui ogni nuova stella di neutroni pesata con precisione fa notizia. Una buona introduzione la fornisce il portale Chandra X-ray Observatory della NASA.

Come è stata trovata

PSR J0952-0607 fu scoperta nel 2017 dal radiotelescopio Low Frequency Array (LOFAR) nei Paesi Bassi durante una ricerca su sorgenti puntiformi del catalogo Fermi-LAT della NASA. Le pulsar al millisecondo sono spesso «invisibili» alle radiofrequenze tradizionali ma brillanti nei raggi gamma: ne erano stati trovati alcuni picchi orfani senza una controparte ottica evidente. Il Karl G. Jansky Very Large Array del New Mexico, poi, completò il puzzle individuando la modulazione orbitale di 6,4 ore. La sintesi della scoperta e dell'analisi successiva è raccontata nel comunicato dell'Università di California Berkeley, sede di parte del gruppo di lavoro.

Cosa cercare adesso

Se PSR J0952-0607 è alla soglia del collasso, dovrebbero esistere stelle di neutroni ancora più massicce, prossime al punto in cui la fisica decide di trasformarle in buchi neri. Il prossimo passo dello stesso gruppo di Romani è cercare candidati nella missione di Square Kilometre Array, in costruzione tra Sudafrica e Australia, e nei dati del LIGO-Virgo-KAGRA: una fusione di due stelle di neutroni di massa anomalamente alta produrrebbe un'onda gravitazionale con firma distintiva. Per ora il record galattico ha un nome, un numero — J0952-0607 — e una storia da racconto horror: una vedova nera che gira 707 volte al secondo, divorando la sua compagna a fuoco lento, in un angolo della costellazione del Sestante.