Scienza: un nuovo tipo di supernova svela un antico mistero

Alessandro Berlingeri
1 Lug, 2021
News | Scienza

(30Science.com) – Roma, 1 lug. – Un nuovo tipo di esplosione stellare, una supernova a cattura elettronica, è stato scoperto da un team di ricerca internazionale guidato dagli astrofisici della rete globale di telescopi dell’Osservatorio di Las Cumbres (LCO). Lo studio, pubblicato su Nature Astronomy, è stato condotto da Daichi Hiramatsu, uno studente laureato presso l’Università della California, Santa Barbara (UCSB).

Immagine composta dalle osservazioni dell’Osservatorio Las Cumbres e del telescopio spaziale Hubble della supernova a cattura elettronica SN 2018zd (il grande punto bianco a destra) e della galassia ospite starburst NGC 2146 (verso sinistra). Credit:
NASA/STScI/J. De Pasquale; Osservatorio Las Cumbres.

Sebbene le supernove a cattura elettronica siano state teorizzate per 40 anni, gli esempi con osservazioni reali sono stati sfuggenti. Si pensa che derivino dalle esplosioni di stelle con massa 8-10 volte maggiore di quella del Sole, dette stelle super-AGB (SAGB), cioè del ramo asintotico delle giganti rosse (AGB).

La scoperta getta nuova luce anche sul mistero millenario della supernova del 1054 d.C. che è stata vista in tutto il mondo durante il giorno, prima di diventare la Nebulosa del Granchio.

Ci sono due tipi principali di supernova. Uno è quello di supernova termonucleare: l’esplosione di una nana bianca dopo aver rubato gravitazionalmente materia da una stella compagna in un sistema stellare binario. Un altro tipo di supernova principale è una supernova con collasso del nucleo di ferro, in cui una stella massiccia – una di circa 10 volte la massa del Sole – esaurisce il combustibile nucleare e il suo nucleo di ferro collassa, creando un buco nero o una stella di neutroni.

Le supernove a cattura elettronica sono al confine tra questi due tipi di supernove, una teoria che è stata formulata all’inizio degli anni ’80 da Ken’ichi Nomoto dell’Università di Tokyo e altri ricercatori. Le stelle che seguono questa strada fermano la fusione nucleare al loro interno quando il loro nucleo, ormai composto da ossigeno, neon e magnesio, non è abbastanza massiccio per creare il ferro. Mentre la gravità cerca sempre di schiacciare una stella, ciò che impedisce alla maggior parte delle stelle di collassare sono le esplosioni termonucleari in corso. In una supernova a cattura elettronica, alcuni degli elettroni nel nucleo di ossigeno – neon – magnesio collassano nei loro nuclei atomici, in un processo chiamato cattura elettronica. La cattura elettronica accade quando un nucleo atomico assorbe uno dei suoi elettroni orbitanti, trasformando un protone del nucleo in un neutrone e come risultato si ottiene l’emissione di un neutrino. Questa perdita di elettroni fa sì che il nucleo della stella collassi sotto il suo stesso peso portando ad una esplosione di supernova a cattura elettronica.

Lo studio ha esaminato tutti i dati pubblicati sulle supernove conosciute e ha scoperto che, mentre alcune di loro rispettavano gli indicatori previsti per le supernove a cattura elettronica, solo SN 2018zd li aveva tutti. Ken Nomoto della Kavli IPMU dell’Università di Tokyo è entusiasta che la sua teoria sia stata confermata ed ha aggiunto: “Sono molto contento che sia stata finalmente scoperta la supernova a cattura elettronica che io e i miei colleghi avevamo previsto esistesse 40 anni fa e avesse una connessione alla Nebulosa del Granchio. Apprezzo molto i grandi sforzi necessari per ottenere queste osservazioni. Questo è un meraviglioso caso di combinazione di osservazioni e teoria“. (30Science.com)

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