Stelle di neutroni: laboratori di fisica estrema ed onde gravitazionali

Le stelle di neutroni rappresentano laboratori naturali unici per lo studio della materia in condizioni estreme di densità e pressione, dove interagiscono meccanica quantistica, relatività generale e fisica nucleare. La loro osservazione, sia come pulsar sia come sorgenti di onde gravitazionali, fornisce vincoli fondamentali sull’equazione di stato della materia ultradensa. In questo elaborato di tesi vengono analizzate la nascita, le proprietà e l'evoluzione delle stelle di neutroni, concentrandosi sulla misura della loro massa e raggio e sulle più recenti e significative rivelazioni di onde gravitazionali provenienti da sistemi binari di esse, citando gli eventi più importanti osservati dagli interferometri LIGO e Virgo. L'analisi di tali eventi ha permesso di ottenere importanti vincoli sulla relazione massa-raggio, fornendo indicazioni preziose sull’equazione di stato e sui processi fisici che governano gli strati interni delle stelle di neutroni. I vincoli derivati dalle attuali osservazioni costituiscono una base fondamentale per l'interpretazione dei dati che verranno forniti dai futuri interferometri di nuova generazione, come Einstein Telescope e Cosmic Explorer, i quali permetteranno di investigare con maggiore precisione la fisica della materia ultradensa e la struttura interna delle stelle di neutroni, ancora oggi oggetto di intenso dibattito teorico.