ABSTRACT

Il resto di supernova SNR 0509-67.5, nella Grande Nube di Magellano, mostra una bolla in espansione generata dall’esplosione di una stella circa 350 anni fa. Le osservazioni del VLT rivelano strutture gassose complesse e un doppio guscio di calcio ionizzato, prova di una possibile “doppia esplosione” tipica di alcune supernove di tipo Ia. Questo risultato offre nuove indicazioni sui meccanismi che innescano tali detonazioni, fondamentali per comprendere la produzione di elementi pesanti e migliorare le misurazioni cosmologiche basate su queste “candele standard”.

Resto di Supernova SNR 0509-67.5

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La distruzione di una stella può regalarci visioni di una bellezza sorprendente, come nel caso del resto di supernova SNR 0509-67.5, qui immortalato dal Very Large Telescope (VLT) dell’European Southern Observatory. L’eterea bolla cosmica si è formata quando il materiale espulso in seguito alla morte esplosiva di una stella ha impattato ad alta velocità sul mezzo interstellare circostante. La potente detonazione stellare è avvenuta nella nostra piccola vicina galattica, la Grande Nube di Magellano, a circa 160.000 anni luce di distanza dalla Terra.

L’involucro gassoso si estende per una ventina di anni luce e si sta espandendo nello spazio a oltre 5.000 km al secondo. Con un’età di circa 350 anni, la supernova potrebbe essere stata avvistata da osservatori dell’emisfero australe attorno alla fine del XVII secolo, sebbene se non risultino registrazioni note di una “nuova stella” brillante in quella zona di cielo e in quel periodo. Le increspature visibili sulla superficie della bolla sono dovute sia a variazioni nella densità del gas interstellare, sia a frammentazione del materiale eiettato.

Le supernovae non derivano soltanto dall’evoluzione finale di stelle massicce, ma anche dall’esplosione di dense nane bianche, nuclei rimasti dopo l’evoluzione finale di stelle simili al Sole che hanno esaurito il combustibile nucleare a loro disposizione. In questo secondo caso, parliamo di supernovae di tipo Ia, esplosioni stellari che rivestono un ruolo fondamentale in astronomia: mostrano infatti una luminosità intrinseca regolare, così da poter essere utilizzate come “candele standard” per misurare le distanze nell’Universo e per indagare sull’espansione accelerata del cosmo, nonché sulla natura dell’energia oscura. Queste supernovae rappresentano inoltre una fonte primaria di ferro e altri elementi pesanti nelle galassie.

Tuttavia, nonostante la loro importanza, il meccanismo che innesca le esplosioni non è ancora ben noto. In generale il modello di formazione comprende una nana bianca appartenente a un sistema binario. Se le orbite sono abbastanza ravvicinate, la densa nana bianca può sottrarre materiale alla sua compagna, accumulando gas in superficie fino a raggiungere una massa critica tale da innescare un’esplosione. Ma studi recenti suggeriscono che alcune supernove di tipo Ia si formino in seguito a una doppia esplosione, innescata prima che la nana bianca raggiunga tale massa critica, il limite di Chandrasekhar pari a circa 1,4 masse solari. In base a questa teoria, la nana bianca accumula in superficie materiale ricco di elio sottratto a una stella compagna, fino a innescare un’esplosione che genera onde d’urto rivolte sia verso l’interno che verso l’esterno. Se l’onda d’urto che si propaga verso l’interno è sufficientemente potente, può comprimere e riscaldare il nucleo di carbonio-ossigeno, un processo in grado di indurre una detonazione secondaria nel materiale del nucleo stesso.

La varietà di possibili meccanismi di formazione potrebbe spiegare alcune variazioni osservate nella luminosità delle supernovae di tipo Ia, permettendo agli astrofisici di perfezionare i modelli utilizzati per misurare l’espansione del cosmo. In base agli studi teorici, in seguito a una “doppia esplosione” di supernova dovrebbero formarsi due distinti gusci di calcio, ma nulla di simile era mai stato osservato prima. Recentemente un team di astronomi ha analizzato le immagini di SNR 0509-67.5, riprese dallo strumento Multi-Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) montato sul Very Large Telescope, individuando nel materiale eiettato, sottoposto a shock inverso, proprio una struttura a doppio guscio di calcio altamente ionizzato (in blu nell’immagine) e singolo guscio di zolfo. Secondo gli scienziati il guscio esterno di calcio ha avuto origine dalla detonazione primaria del sottile strato di elio sulla superficie della nana bianca, mentre il guscio interno è associabile alla combustione del nucleo carbonio-ossigeno. Dalle osservazioni si evince che una supernova di tipo Ia può avvenire prima che la nana bianca raggiunga una massa pari al limite di Chandrasekhar. Il materiale espulso si sta espandendo in un mezzo interstellare a bassa densità, come evidenzia la simmetria quasi sferica dell’onda d’urto primaria.

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L’articolo è pubblicato in COELUM 277 VERSIONE CARTACEA