Il Destino Segnato di un Sistema Binario

Il Destino Segnato di un Sistema Binario

Gli astronomi hanno scoperto a 1.500 anni luce da noi una coppia stellare destinata ad essere coinvolta in una devastante esplosione. Il sistema è composto da una nana bianca che sottrae materiale da una stella compagna, deformandola tanto da farle assumere un aspetto simile a una goccia. Nel giro di 70 milioni di anni la nana bianca acquisirà una quantità di massa tale da farla esplodere in supernova.

Le due stelle spiraleggiano una attorno all’altra in orbita ravvicinata, tanto che la piccola e massiccia nana bianca ha provocato la distorsione della forma della compagna, una calda subnana con massa 0,6 volte quella solare, divorando via via il suo materiale stellare. La coppia HD265435 è stata scoperta da un team internazionale di astronomi guidato dall’University of Warwick e rappresenta uno dei pochissimi sistemi binari individuati che sappiamo destinati a una spettacolare esplosione. La tragica fine del sistema è stata dedotta da insolite variazioni nella curva di luce emessa dalla stella subnana, indizio della sua forma a goccia assunta a causa della presenza della scomoda compagna.

Lo studio, pubblicato su Nature Astronomy, conferma che le due stelle sono nelle fasi iniziali di un processo che le porterà a provocare l’esplosione di una supernova di tipo Ia, un genere di denotazione stellare utilizzato dagli astronomi come candela standard per ricavare distanze cosmologiche e determinare il tasso di espansione dell’Universo. Le nane bianche derivano dall’evoluzione finale di stelle simili al Sole che hanno esaurito il combustibile nucleare a disposizione, trasformandosi in caldi residui stellari, piccoli ed estremamente densi.

In genere una supernova di tipo Ia avviene quando il nucleo della nana bianca si riaccende, provocando un’esplosione termonucleare. Si ritiene che due diversi processi possano portare a questa fine distruttiva. In primo luogo, la nana bianca acquisisce materiale a sufficienza da raggiungere una massa pari a 1,4 volte quella del Sole, un valore noto come limite di Chandrasekhar. Nel secondo scenario, due stelle compatte sono destinate a fondersi, innescando così la detonazione e generando potenti onde gravitazionali. La massa totale del sistema è pari a 1,65 volte quella del Sole, un valore superiore al limite di Chandrasekhar. “Non sappiamo esattamente come esplodano queste supernove, ma sappiamo che deve accadere perché lo abbiamo osservato altrove nell’Universo”, spiega Ingrid Pelisoli, a guida dello studio.

“Un modo possibile è che la nana bianca acquisisca abbastanza massa dalla calda subnana, cosicché, man mano che le due stelle orbitano sempre più vicino una all’altra, la materia inizia a sfuggire dalla subnana per ricadere sulla nana bianca. Un altro processo avviene perché il sistema perde energia emettendo onde gravitazionali e le due stelle spiraleggiano sempre più vicine, fino a fondersi. Una volta che la nana bianca ha acquisito massa sufficiente in uno dei due modi, è destinata ad esplodere in supernova”.

La stella subnana è piccola, ma estremamente luminosa, tanto da offuscare completamente la sua compagna nana bianca, rendendola invisibile ai nostri telescopi. Il team ha individuato il sistema grazie a variazioni nella luminosità della stella subnana, osservata tramite il satellite TESS della NASA. I cambiamenti nella curva luminosa suggerivano che la stella fosse costretta ad assumere una forma a goccia a causa della presenza di una compagna massiccia nelle vicinanze, intenta a sottrarle materiale. Utilizzando l’osservatorio Palomar e il telescopio Keck i ricercatori hanno ricavato misurazioni della velocità radiale e rotazionale della stella, modellando gli effetti del massiccio oggetto nascosto grazie a questi dati. Modelli teorici prodotti appositamente per questo sistema prevedono che la calda subnana si contrarrà fino a divenire anch’essa una nana bianca, prima di fondersi con la sua compagna.

Le supernove di tipo Ia sono fondamentali in cosmologia per stimare le distanze astronomiche e per ricavare il tasso di espansione dell’Universo. “Più comprendiamo il funzionamento di queste supernove, meglio possiamo calibrare le nostre candele standard. Questo è molto importante al momento, perché esiste una discrepanza tra i risultati ottenuti utilizzando questo tipo di candele standard e quelli ottenuti tramite altri metodi”, spiega Pelisoli. “Esiste un’altra discrepanza tra il tasso delle supernove galattiche stimate e osservate. Possiamo stimare quante supernove siano destinate ad esplodere nella nostra galassia osservando molte galassie o attraverso ciò che sappiamo sull’evoluzione stellare, e questi numeri sono coerenti tra loro. Ma se andiamo in cerca di oggetti destinati a trasformarsi in supernove, non ne troviamo abbastanza. Questa scoperta si è rivelata molto utile per ricavare una stima del contributo possibile di un sistema binario composto da una calda subnana e una nana bianca. Sembra tuttavia che non si tratti di un gran contributo: nessuna delle sorgenti osservate pare essere sufficiente”.

Nell’immagine rappresentazione artistica del sistema binario
Illustration credit: University of Warwick/Mark Garlick

https://warwick.ac.uk/newsandevents/pressreleases/teardrop_star_reveals