Gli astronomi hanno scoperto una nana bianca che è miracolosamente sopravvissuta alla propria detonazione termonucleare, sollevando domande su come e perché queste stelle producono supernove.
UN Nana bianca è l’endpoint evolutivo di a Sole-come una stella. Dopo che una tale stella si trasforma in una gigante rossoquindi il combustibile necessario per le reazioni di fusione nucleare si esaurisce, la stella espelle i suoi strati esterni e forma a nebulosa planetaria, o un guscio di gas diffuso. Man mano che la nebulosa si espande e si dissipa, lascia il nucleo inerte della stella, che chiamiamo nana bianca.
Le nane bianche sono grandi solo quanto Terra, ma hanno una massa equivalente a quella di una stella. In quanto tali, sono oggetti densi con una gravità abbastanza forte da estrarre materiale da qualsiasi stella compagna vicina. Questo materiale scorre verso la nana bianca e, una volta che si è accumulato abbastanza materiale, esplode in una detonazione termonucleare, di solito distruggendo la stella in quella che gli scienziati chiamano un tipo Ia supernove.
O almeno così pensavamo.
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Nel 2012, quando gli astronomi hanno visto esplodere una supernova chiamata 2012Z nella galassia a spirale NGC 1309, che è di circa 120 milioni anni luce lontano dalla Terra nella costellazione dell’Eridano, il Telescopio spaziale Hubble era lì rapidamente. Hubble aveva fotografato NGC 1309 molte volte negli anni precedenti la supernova e gli astronomi sono stati in grado di identificare il sistema stellare progenitore in esplosione, notando che conteneva una nana bianca che strappava materiale da una vecchia stella ricca di elio, forse una gigante rosso.
Queste osservazioni sono state la prima volta che gli scienziati hanno immaginato il precursore di una supernova di tipo Ia. Ma qualcosa sembrava sbagliato nei dati di Hubble.i Non solo le immagini mostravano che il progenitore era in qualche modo sopravvissuto all’esplosione, ma la nana bianca era in qualche modo ancora più luminosa di prima.
“Nessuno si aspettava di vedere una stella sopravvissuta che sarebbe stata più luminosa”, ha detto Curtis McCully, astrofisico dell’Osservatorio di Las Cumbres, con sede in California, in un espressione. “Era un vero mistero.”
Gli astronomi hanno ipotizzato che le supernove di tipo Ia siano supernove di tipo Ia fallite, lasciando dietro di sé resti di stelle “zombi”, un fenomeno noto come supernove di tipo Iax. Una delle supernove più importanti di questo tipo è stata SN 2008ha, che è esplosa nella galassia UGC 12682, a circa 69 milioni di anni luce dalla Terra nella costellazione Pegaso. Tuttavia, SN 2012Z è la prima volta che gli astronomi confermano che la stella in esplosione è sopravvissuta, sulla base di immagini scattate sia prima che dopo la supernova.
McCully ei suoi colleghi che hanno studiato SN 2012Z hanno una teoria parziale di quello che è successo. I ricercatori sospettano che l’esplosione termonucleare non sia stata abbastanza potente da far saltare in aria completamente la nana bianca e che gran parte dei detriti siano ricaduti sulla stella, gonfiando la nana bianca quando è diventata ciò che gli astronomi chiamano un “residuo legato”. Gli scienziati si aspettano che la stella torni al suo stato dormiente originale nel tempo.
La nana bianca sopravvissuta potrebbe brillare più intensamente di prima a causa della luce proveniente da un certo numero di fonti, incluso il residuo legato incandescente stesso, il compagno riscaldato dagli shock stella che ha subito il peso maggiore dell’esplosione e il decadimento radioattivo del materiale fuggito nello spazio durante l’esplosione.
Normalmente, la luce di una supernova di tipo Ia è alimentata dal decadimento radioattivo degli isotopi di cobalto-56 e -57 nel materiale trasportato nello spazio. (Gli isotopi sono varianti di un atomo che hanno lo stesso numero di protoni ed elettroni ma diverso numero di neutroni.) Questi isotopi hanno un’emivita rispettivamente di 77 e 271 giorni, quindi dopo alcuni anni la maggior parte del cobalto sarà decaduto e la Luce della supernova si indebolisce drasticamente.
Tuttavia, SN 2012Z svanisce molto più lentamente, quindi se il decadimento radioattivo è la fonte di luce primaria, deve essere un isotopo con un’emivita molto più lunga. Il team di McCully propone Iron-55, che ha un’emivita di 2,7 anni.
Perché SN 2012Z abbia attraversato questa supernova fallita piuttosto che autodistruggersi in un tipico Tipo Ia rimane un mistero.
“Le implicazioni per le supernove di tipo Ia sono profonde”, ha detto McCully. “Abbiamo scoperto che le supernove possono almeno crescere fino al loro limite ed esplodere. Tuttavia, le esplosioni sono deboli, almeno a volte. Ora dobbiamo capire cosa fa fallire una supernova e diventare un tipo Iax, e cosa rende una supernova di successo come tipo Ia”.
Le supernove di tipo Ia hanno un cambiamento standardizzabile nella loro luminosità nel tempo – ciò che gli astronomi chiamano una curva di luce – che rende molto più facile determinare la loro distanza. In quanto tali, sono diventati cruciali negli studi di espansione cosmica e energia oscura. Comprendendo meglio come esplodono, gli astronomi saranno in grado di misurare l’estensione del universo e la forza dell’Energia Oscura con una precisione ancora maggiore di prima.
I risultati sono stati pubblicati il 1° febbraio Il diario astrofisico.
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