Confermata una nuova tipologia di supernova

Gli astronomi sono riusciti a scoprire una nuova tipologia di supernova, o esplosione stellare. Questa fornisce una nuova visione per quanto riguarda il violento ciclo di vita delle stelle. 

La nuova ricerca, che si è focalizzata sulla supernova 2018zd, è riuscita a confermare una previsione fatta più di 40 anni fa dall’astronomo dell’Università di Tokyo Ken’ichi Nomoto. Lo studio, basato sulla nuova ricerca, è stato pubblicato sulla rivista Nature Astronomy.

L’astronomo dilettante Koichi Itagaki, in Giappone, ha osservato la supernova 2018zd a marzo 2018. Itagaki, a poi convinto gli astronomi ad utilizzare i telescopi per analizzarla a circa tre ore dopo la sua formazione.

La supernova è situata a circa 31 milioni di anni luce dalla Terra. Gli astronomi, attraverso le immagini d’archivio dei telescopi spaziali Hubble e Spitzer, sono riusciti ad osservare la debole stella prima dell’esplosione.

La formazione di una supernova

Gli astronomi, per la prima volta, sono riusciti ad osservare una stella come questa sia prima che dopo essere diventata una supernova. Le stelle presentano un supporto principale, ossia l’energia del loro nucleo, che gli impedisce di collassare sotto il peso della propria gravità.

Le supernove, generalmente, presentano due tipologie. La prima è la stella massiccia, un oggetto che ha una massa 10 volte maggiore del nostro Sole. Questa stella, durante il collasso del nucleo in una supernova, esaurisce il suo carburante. A causa di ciò il nucleo della stella si tramuta in un buco nero o in un residuo denso chiamato stella di neutroni. 

L’altra tipologia, invece, è definita supernova termonucleare e si verifica quando un residuo di stella di massa inferiore, chiamata nana bianca, che di solito è meno di otto volte la massa del nostro Sole, esplode dopo aver attirato a sé la materia da una stella compagna.

Ma cosa accade alle stelle che possiedono tra le otto e le 10 masse solari, come il caso della stella che è divenuta la supernova 2018zd?  Secondo i ricercatori questi oggetti esplodono in maniera leggermente differente.

Una nuova tipologia di supernove

Questa terza tipologia, che fino adesso non era stato osservato, si classifica nelle supernove che attira a se gli elettroni. Quest’oggetto è stato originariamente descritto da Nomoto nel 1980.

Le forze gravitazionali, nel momento in cui il nucleo della stella perde carburante, spingono gli elettroni del nucleo e li fondono con i nuclei atomici. 

Questo improvviso calo della pressione degli elettroni provoca un collasso e porta la stella a piegarsi sotto il suo stesso peso. Quello che rimane non è altro che una densa stella di neutroni con una massa leggermente superiore a quella del nostro Sole.

Stefano Valenti, coautore dello studio e professore di fisica e astronomia presso l’Università della California, a Davis, ha dichiarato che: “Uno dei metodi principali utilizzati in astronomia è quello di confrontare come si evolvono le stelle e come muoiono. Ci sono ancora molti collegamenti mancanti. Tutto ciò merita di essere analizzato”.

La supernova che cattura gli elettroni

Daichi Hiramatsu, uno studente laureato presso l’Università della California, Santa Barbara, insieme all’Osservatorio Las Cumbres, ha condotto un gruppo di osservazione. Questo ha raccolto molti dati sulla supernova 2018zd, per un periodo di due anni successivi alla sua prima osservazione.

I ricercatori si sono resi conto che più dati raccoglievano e più si convincevano che si trattava del primo esempio di una supernova che cattura gli elettroni.

La teoria di Nomoto, su queste supernove, suggerisce che questi oggetti portano con se una firma chimica, molto insolita, dopo essersi formate. Questa caratteristica è stata osservata dai ricercatori nei dati riguardanti 2018zd. Inoltre, la supernova ha anche soddisfatto gli altri cinque criteri della teoria di Nomoto, richiesti per poter appartenere a questo tipo di oggetto.

I criteri della teoria di Nomoto

Questi criteri includono una forte perdita di massa prima della supernova, una debole esplosione, una piccola radioattività, un nucleo ricco di elementi come ossigeno, neon e magnesio e una stella di tipo Super-Asymptotic Giant Branch. Queste stelle SAGB, che sono molto rare, sono antiche giganti rosse.

Daichi Hiramatsu, ha spiegato che: “Siamo partiti domandandoci che cosa fosse questo strano oggetto. Successivamente abbiamo esaminato ogni aspetto di SN 2018zd. In questo modo ci siamo resi conto che tutti i criteri osservati possono essere spiegati nello scenario della cattura degli elettroni”.

Poiché queste stelle esistono all’interno di un intervallo di massa limitato, non sono abbastanza leggere da impedire il collasso dei loro nuclei. Ma non sono neanche abbastanza pesanti da poter creare elementi più pesanti che ne prolungano la vita, come ad esempio il ferro.

Alex Filippenko, professore di astronomia all’Università della California, Berkeley, ha dichiarato che: “Questo è il caso più noto di questa interessante categoria di supernove. Questa si trova tra l’intervallo di massa della nana bianca che esplode ed il nucleo di ferro di una stella massiccia che collassa e poi rimbalza e finisce per esplodere”.

Alex Filippenko, continua spiegando che: “Questo studio aumenta significativamente la nostra comprensione delle fasi finali dell’evoluzione stellare. La possibilità di aver accesso alle immagini di Hubble, che mostrano la stella prima e dopo l’esplosione, ci ha aiutati a confermare il tipo di supernova che si è verificata”.

Secondo i ricercatori questo tipo di supernova è l’oggetto responsabile di una nebulosa che ha illuminato i cieli quasi mille anni fa.

La Nebulosa Granchio

Nel 1054, si è verificata la formazione di una supernova nella nostra galassia, la Via Lattea. Questo oggetto fu così luminoso che poteva essere osservato nel cielo durante il giorno in tutto il mondo per 23 giorni. La supernova rimase visibile nel cielo notturno per quasi due anni.

La formazione di questa supernova è avvenuta grazie alla famosa Nebulosa del Granchio. Gli astronomi ritengono che questo oggetto molto affascinante, attraverso i dati del nuovo studio, potrebbe essersi formato da una supernova che cattura elettroni.

Nomoto, ha spiegato che: “Sono molto contento che sia stata finalmente scoperta la supernova che cattura elettroni. Un oggetto che io e i miei colleghi ne avevamo previsto l’esistenza, ma soprattutto che avesse una connessione con la Nebulosa del Granchio”.

Nomoto, continua spiegando che: “Apprezzo molto i grandi sforzi che sono stati utilizzati per poter ottenere queste osservazioni. Questo è un meraviglioso caso di combinazione di osservazioni e teoria”. Gli astronomi continueranno la ricerca per vedere se riescono a trovare altri esempi di supernove che catturano elettroni.

Conclusioni

Andrew Howell, uno scienziato dello staff dell‘Osservatorio di Las Cumbres e facoltà aggiunta all’Università della California, Santa Barbara, coinvolto nello studio ha dichiarato che: “Questa supernova ci sta letteralmente aiutando a decodificare registrazioni millenarie provenienti da culture di tutto il mondo”.

Andrew Howell, conclude affermando che: “Questa supernova ci sta aiutando ad associare una cosa che non comprendiamo appieno, ossia la Nebulosa del Granchio, con un altro oggetto di cui abbiamo incredibili osservazioni moderne, ovvero la supernova. Per quanto riguarda il processo, invece, ci sta insegnando la fisica fondamentale, come si formano alcune stelle di neutroni, come vivono e muoiono le stelle estreme e come gli elementi di cui siamo fatti vengono creati e sparsi nell’universo”.

FONTE:

https://edition.cnn.com/2021/06/28/world/new-supernova-type-scn/index.html