Il carburante delle supernove

Alcune supernove hanno un serbatoio di carburante radioattivo che alimenta le loro esplosioni tre volte di più rispetto a quanto gli astronomi avevano pensato in precedenza.

Un team di astronomi guidato dal dottor Ivo Seitenzahl dell’Australian National University (ANU) ha rilevato il debole bagliore di una supernova, e ha trovato che è stato alimentato da cobalto-57 radioattivo. La scoperta fornisce importanti nuovi indizi sulle cause delle supernove di tipo Ia, che gli astronomi utilizzano per misurare le grandi distanze nell’Universo.

Il dottor Seitenzahl ha detto che la scoperta di impronte di cobalto-57 in una supernova di tipo Ia ha consentito di comprendere la stella esplosa e ha suggerito che fosse al massimo del suo range di massa. “Questa esplosione ha suggerito che si trattava di una stella che strappava materia da una compagna fino a quando è diventata così massiccia che il suo nucleo di carbonio si è acceso ed è avvenuta l’esplosione”, ha detto Seitenzahl.
“Ci sono teorie contrastanti su ciò che causa le supernovae di tipo Ia. È curioso che ancora non sappiamo esattamente come funziona, anche se è così importante per la cosmologia”.

Le supernove di tipo Ia sono esplosioni che possono essere osservate anche in galassie lontane e possono aiutare gli astronomi a studiare la struttura a larga scala dell’Universo. Per un periodo di alcune settimane dopo che esplodono possono offuscare i miliardi di altre stelle della loro galassia, e fare ciò in modo prevedibile, il che le rende un affidabile indicatore cosmico.

Gli astronomi ritengono che le supernove di tipo Ia si verifichino quando del materiale precipita in un vecchia nana bianca e porta la sua massa a raggiungere una soglia per cui il nucleo di carbonio si accende e innesca l’esplosione. Tuttavia, non era chiaro se la stella assorbisse gradualmente materiale da una stella compagna, o se una collisione tra due stelle più piccole spingesse il sistema oltre il limite.

Nel caso di una collisione, le teorie suggeriscono che una nana bianca possa essere piccola fino a 1,1 masse solari quando esplode, ma questa scoperta indica una stella più massiccia, circa 1,4 masse solari. Il team ha calcolato la massa della stella dall’abbondanza degli isotopi di cobalto creati dalla fusione nucleare nella supernova.

Quando il nucleo si accende, carbonio e ossigeno si fondono per formare molto cobalto-56 radioattivo, il cui decadimento radioattivo in ferro 56 con un tempo di dimezzamento di 77 giorni potenzia la luminosità di picco della supernova. Tuttavia, il dottor Seitenzahl ha pensato che devono formarsi anche tracce di cobalto-57, e l’esatta quantità consentirebbe di distinguere tra l’esplosione di una stella con massa solare 1.1 e 1.4.
“Non sembra una grande differenza, ma comporta una maggiore densità nel nucleo della stella di 100 volte, il che significa che si viene a formare una quantità molto maggiore di cobalto-57”.

Anche così, la quantità di cobalto-57 è molto piccola, quindi il team aveva bisogno di pazienza per osservarla nonostante il bagliore del cobalto-56. Il cobalto-57 ha un tempo di dimezzamento più lungo, 270 giorni, e continua ad irradiare dopo che, in un paio di anni, il cobalto-56 si è estinto.

Il team ha osservato la supernova per 1.055 giorni dopo l’esplosione, utilizzando il telescopio spaziale Hubble, e ha trovato un bagliore persistente dopo che il cobalto-56 era svanito, cosa prevista da Seitenzahl nel 2010. “Ero scettico che gli indizi della presenza di cobalto-57 in supernove di tipo Ia sarebbero stati osservati durante la mia vita”, ha detto Seitenzahl. “Sono assolutamente entusiasta del fatto che adesso, soltanto sette anni dopo le nostre previsioni, il telescopio Hubble ci abbia permesso di compiere queste osservazioni incredibilmente deboli e si sia rivelato che la teoria era giusta”.

http://phys.org/news/2016-05-supernova-reserve-fuel-tank-clue.html