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Supernove che rovesciano le stelle progenitrici

Supernove che rovesciano le stelle progenitrici

#ViaLattea mercoledì 6 gennaio 2021

Ultimo aggiornamento:2021-01-06T13:57:11Z

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Illustrazione di una stella realizzata da Patrick Hoesly Queste esplosioni stellari rovesciano come un calzino le stelle progenitrici. Un fenomeno molto bizzarro ma non ancora del tutto compreso. In questo approfondimento ne seguiamo le tracce.
Le supernove, potenti esplosioni stellari visibili fino alle galassie vicine a quella ospite, sono eventi sicuramente catastrofici.

Ne esistono di diversi tipi, ma quelle di tipo II (due) hanno la strana, e ancora non compresa particolarità di rovesciare “come un calzino” la stella progenitrice.

Per capire la stranezza di questo fenomeno, dobbiamo prima spendere due parole su come avviene questo particolare tipo si supernova.

Cos’è una supernova di tipo II


Le supernove di tipo II sono esplosioni generate da stelle in media nove volte più pesanti del Sole.
Sono conosciute anche come supernove da collasso del nucleo, perché differentemente dalle supernove di tipo 1A, è il nucleo della stella progenitrice a giocare un ruolo principale nell’esplosione.
In questo approfondimento Come nascono le supernove e perché sono così importanti per l'uomo? puoi seguire nel dettaglio tutti gli ste che portano all'esplosione di supernove di tioi 1A e di tipo II.
In queste stelle così pesanti la fusione nucleare che fonde l’idrogeno generando elio è terminata da un pezzo.
Lo step successivo e inevitabile è quello in cui gli atomi di elio presenti nel nucleo e soggetti a pressioni e temperature estreme, si fondono a loro volta generando carbonio e ossigeno.
In rapida sequenza si arriva poi alla formazione di magnesio, di silicio e in fine di ferro.
Con la generazione del ferro termina qualsiasi reazione nucleare del nucleo stellare.
A questo punto Il nucleo ferroso si raffredda, accumula sempre più ferro, e diventa sempre più pesante.
Il seme della supernova di tipo II è stato lanciato: quando il nucleo supera il valore preciso di 1,44 masse solari, il suo peso lo porta a collassare su se stesso e a riscaldarsi di nuovo: fino a quando esplode in supernova.

Il risultato di tutto ciò è una nebulosa che avvolge la stella di neutroni che rimane dopo l’esplosione.
Ma la cosa straordinaria, e che gli astrofisici non sanno ancora spiegare, è che poco prima o durante l’esplosione, la stella si capovolge su se stessa.
Può sembrare poco scientifico detto così, ma la stella progenitrice si rovescia come un calzino.

Il rovesciamento


La maggior parte del ferro presente nelle nebulose da supernova, che da quanto abbiamo detto prima si trovava nel nucleo della stella pre-supernova, dopo l’esplosione sembra trovarsi ai bordi: in posizione più esterna rispetto agli altri elementi che invece si trovano negli strati più esterni della pre-supernova.
Sorprendentemente, sembrerebbe non esserci ferro nelle zone più interne della nebulosa resto di supernova.
Assieme al ferro, sempre nelle zone più esterne del resto di supernova, abbondano anche il silicio, lo zolfo, il magnesio: tutti materiali presenti sempre nel nucleo della stella pre-supernova.
Questa distribuzione degli elementi indica che una forte instabilità nel processo di esplosione ha in qualche modo rovesciato la stella.

Questo capovolgimento è ben evidente nei resti della supernova Cassiopea A.

Cassiopea A


Cas A (Cassiopea A) è una nebulosa risultante da una supernova esplosa circa 11.000 anni fa.
Si trova nell’omonima costellazione di Cassiopea a circa 11.000 anni luce dalla Terra.
Esclusi gli oggetti del Sistema Solare, questa nebulosa è la sorgente radio più luminosa del cielo. Al contrario nel visibile è piuttosto debole e difficile da riprendere.

Si stima che la quantità totale di detriti che emettono raggi X abbia una massa poco più di tre volte quella del Sole.
Analizzando proprio i dati nei raggi X del teLescopio spaziale Chandra, emerge che in questi detriti ci sono dei grumi di ferro puro con una massa pari a 0,13 masse solari.

La presenza di questo ferro non fa che confermare le teorie di cui abbiamo parlato poco fa e che portano alcune stelle ad esplodere in supernove.

Ma il punto è che queste teorie non sanno spiegarne il rovesciamento.
Nell’immagine che vi proponiamo qui sotto, proposta dalla NASA con i dati del chandra x ray observatory, è possibile vedere (a sinistra) la composizione teorica della stella pre-supernova e la distribuzione dei metalli suddivisi nei vari strati previsti dalla teoria.

Nella parte a destra invece, è possibile vedere dove sono finiti questi materiali dopo l’esplosione all’interno della nebulosa ripresa nei raggi x.

Illustrazione artistica di Casiopea A che mette in relazione la composizione della stella prima dell esplosione e i resti dopo l esplosione. Credits: NASA/CXC/M.Weiss; X-ray: NASA/CXC/GSFC/U.Hwang & J.Laming

Nella rappresentazione sono stati usati gli stessi colori evidenziati nella foto.
Ecco emergere che il ferro (in blu), lo zolfo e il silicio (in verde), inizialmente presenti nelle zone più profonde della stella, dopo l’esplosione si trovano ai margini più esterni del resto.

Questo può essere spiegato appunto con un capovolgimento della stella progenitrice durante l’esplosione o nei momenti subito prima.

Questo fenomeno ci fa chiaramente capire che il processo alla base delle supernove non ci è ancora chiaro al 100%, e che abbiamo ancora molto da imparare su questi eventi che sono stati così importanti per la Terra e per noi esseri umani.

Per adesso dobbiamo accontentarci di aver compreso che se possiamo muoverci all’interno di scatole di ferro come le automobili, o usare dispositivi elettronici basati sul silicio come tablet, pc o telefoni, o ancora accendere una fiammella grazie allo zolfo sulla capocchia di un fiammifero, è tutto merito delle supernove cha hanno rilasciato nello spazio questi materiali che altrimenti risiederebbero stoccati all’interno di fredde stelle morte.
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