In fisica classica non vi sono ostacoli, in linea di principio, a misurare con grande precisione sia la velocità che la posizione di un oggetto in movimento. Se però l’oggetto è dato da una particella elementare leggerissima, ad esempio un elettrone, questo assunto non è più valido. In effetti, per osservare con precisione la sua posizione, dobbiamo illuminarlo con radiazione relativamente intensa "per vederci meglio".

Tuttavia, i fotoni, al momento dell’interazione con l’elettrone, ne alterano la velocità originaria, che quindi viene conosciuta con scarsa precisione. Se invece illuminiamo l’elettrone con fotoni meno energetici per perturbarne la velocità in misura minore, lo "vedremo peggio" e la sua posizione sarà nota con minor precisione. Dunque, quanto migliore sarà la conoscenza della posizione di un elettrone, tanto peggiore sarà la conoscenza della sua velocità, e viceversa. Pertanto in meccanica quantistica non ha senso associare ad un elettrone una posizione precisa, ma piuttosto un piccolo "volumetto" all’interno del quale è altamente probabile trovarlo. Se due elettroni sono così vicini da "sovrapporre" i rispettivi volumetti, avranno, per la meccanica quantistica, la stessa posizione.

Questo risultato, lo ricordiamo, è un effetto tipicamente quantistico in quanto, in fisica classica, è sempre possibile associare a due elettroni puntiformi diversi posizioni diverse, per quanto vicini essi possano essere.

Siamo ora finalmente in grado di rispondere alla domanda che ci siamo posti più sopra riguardo alle nane bianche.

A seguito della continua contrazione della stella dovuta all’esaurirsi delle reazioni nucleari, la densità centrale sale al punto che diversi elettroni vengono a trovarsi nella stessa posizione. Essi devono pertanto distinguersi per la loro velocità. Tanto maggiore è il numero di elettroni che si vanno ad aggiungere nella stessa posizione, tanto più alti sono i valori di velocità che "gli ultimi arrivati" devono acquisire, dal momento che i valori più bassi sono già stati assunti dagli elettroni che si sono addensati in precedenza.

E' facile capire che la pressione del gas di elettroni cresce al crescere della velocità con cui tali elettroni sciamano, ovvero all’aumentare della loro densità. Quando la densità sale sufficientemente (~10⁷ g/cm³, 10 milioni di volte più alta di quella dell’acqua che, ricordiamo, è pari a 1 g/cm³), la pressione elettronica è in grado di contrastare la gravità e la stella si assesta diventando una nana bianca.

Accenniamo infine al fatto che, se una stella ha una massa superiore alla così detta massa di Chandrasekhar (pari a 1,4 masse solari), la gravità è così alta che la pressione elettronica, per quanto elevata, non arriva a contrastarla.

La densità cresce sempre più e con essa la velocità degli elettroni che giunge ad essere paragonabile a quella della luce. Gli elettroni, allora, urtano così violentemente con i protoni da fondersi con essi e dare luogo a neutroni. La stella, in effetti, si trasforma in un enorme aggregato di neutroni e viene detta, appunto, stella di neutroni.

Per questo "mare" di neutroni valgono le stesse considerazioni sviluppate più sopra per gli elettroni. Dunque, ad un certo punto la pressione dei neutroni diventerà così alta da pareggiare la gravità. Questo avviene a densità cento milioni di volte più alte di quelle di una nana bianca (10¹⁵ g/cm³), e la stella di neutroni si stabilizza a raggi di una decina di chilometri.

Alcune stelle di neutroni hanno sulla loro superficie una zona attiva in cui viene prodotta radiazione. In favorevoli condizioni di allineamento, questa zona diventa osservabile dalla Terra ad ogni giro che la stella compie su sé stessa, come accade con un faro. A causa del carattere pulsato della loro radiazione, queste stelle di neutroni vengono anche dette pulsar (dalla contrazione delle parole inglesi pulsating star).

Fonte: http://www.bo.astro.it/