22 Gen 2022 La Morte di una Stella Straordinaria
In uno studio pubblicato su Nature, un team di astronomi riferisce la scoperta di un tipo molto raro di supernova, derivante dalla fine esplosiva di una stella straordinariamente massiccia, una Wolf-Rayet. Secondo il team, una volta che ha avuto termine la fusione nucleare nel cuore della stella, si è innescata un’esplosione che ha lanciato nello spazio parte della massa, mentre la materia stellare rimanente è collassata direttamente su se stessa, formando un buco nero.
La vita di ogni stella è alimentata dalla fusione nucleare, un processo per cui elementi più leggeri si fondono a formare elementi più pesanti. In questo modo nel cuore delle stelle massicce si formano tutti gli elementi fino al ferro. In circostanze normali l’energia prodotta nel nucleo mantiene temperature e pressioni estremamente elevate, che fanno espandere il materiale gassoso, controbilanciando la forza di gravità, che agisce in verso opposto, spingendo la massa della stella verso il nucleo. Quando una stella massiccia esaurisce il combustibile nucleare a sua disposizione, questo equilibrio viene a mancare e la gravità ha la meglio sulla pressione di radiazione e sul calore. La stella inizia a collassare su se stessa e inizia il processo che porta alla formazione di un buco nero o una stella di neutroni. Esplodendo come supernova, la stella diffonde nello spazio circostante gli elementi pesanti che ha creato durante la sua evoluzione.
La vita delle stelle massicce è relativamente breve e dura pochi milioni di anni. I processi reiterati di fusione nucleare nel nucleo di queste stelle portano a una sorta di stratificazione, in cui gli elementi pesanti sono concentrati nel nucleo e gli elementi più leggeri vanno a costituire gradualmente gli strati esterni. Le stelle di Wolf-Rayet sono stelle particolarmente massicce che hanno perduto uno o più strati esterni composti da elementi più leggeri, espellendoli nello spazio attraverso ripetute eruzioni e potenti venti stellari. In questo modo la superficie della stella è caratterizzata dalla presenza di elio, invece che idrogeno, o persino carbonio ed elementi più pesanti. Una possibile spiegazione per questo fenomeno è che i forti venti emessi dalla stella spazzino via i suoi strati più esterni, facendo sì che perda uno strato dopo l’altro nel giro di poche centinaia di migliaia di anni.
A causa della rarità e della breve durata di vita di queste stelle, l’esplosione in supernova di una stella di Wolf-Rayet non era mai stata osservata con certezza fino ad oggi. “Una cosa è certa. Questo non è un ‘collasso silenzioso’, come quello di cui si è spesso parlato in precedenza”, afferma Avishay Gal-Yam del Weizmann Institute, Israele. In passato alcuni astronomi avevano ipotizzato che le stelle di Wolf-Rayet semplicemente non esplodessero in supernova. È possibile che queste stelle giganti terminino la loro esistenza in collapsar, collassando direttamente in buchi neri, se non hanno perso sufficientemente massa durante la loro evoluzione. Tuttavia, questa ipotesi viene contraddetta dalla scoperta, effettuata dal team, di una supernova generata da questo tipo di stella.
La stella che ha generato la supernova oggetto dello studio, situata alle periferie di una galassia distante circa un miliardo di anni luce da noi, aveva una massa circa 25 volte quella solare e aveva perduto una buona parte di questa massa tramite imponenti venti stellari prima dell’esplosione. Analisi spettroscopiche della luce emessa durante la morte della stella hanno permesso di analizzare le firme spettrali associate a specifici elementi. Le osservazioni di SN 2019hgp, iniziate appena un giorno dopo l’esplosione, suggeriscono che la supernova sia avvenuta all’interno di una nebulosa composta di carbonio, ossigeno e neon, quest’ultimo un elemento che non era stato mai osservato in questo modo fino ad oggi. Il materiale espulso si espande ad alta velocità, pari a oltre 1.500 chilometri al secondo. I dati sono coerenti con l’esplosione di una massiccia Wolf Rayet e indicano che questo tipo di stelle possano essere le progenitrici di eventi transienti in rapida evoluzione. Secondo Gal-Yam questo evento potrebbe essere spiegato da uno scenario intermedio: una volta che ha avuto termine la fusione nucleare nel cuore della stella, si è innescata un’esplosione che ha lanciato nello spazio parte della massa, mentre la materia stellare rimanente è collassata direttamente su se stessa, formando un buco nero.
Nell’immagine una stella di Wolf-Rayet e la sua nebulosa circostante riprese dal telescopio Hubble
Credit NASA/ESA Hubble Space Telescope
https://wis-wander.weizmann.ac.il/space-physics/going-out-bang
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