Doppia detonazione: una nuova immagine mostra i resti una stella distrutti da due esplosioni

Per la prima volta, alcuni astronomi hanno ottenuto la prova visiva di una stella che ha incontrato la propria fine con una doppia esplosione.

Studiando i resti secolari della supernova SNR 0509-67.5 con il VLT (Very Large Telescope) dell’ESO (Osservatorio Europeo Australe), hanno trovato strutture che confermano come la stella abbia subito un paio di forti esplosioni.

Pubblicata oggi, questa scoperta mostra sotto una nuova luce alcune delle esplosioni più importanti dell’Universo.

La maggior parte delle supernovae risulta dalla morte esplosiva di stelle massicce, ma una varietà importante ha origine da oggetti poco appariscenti.

Le nane bianche, quei piccoli nuclei stellari inattivi rimasti dopo che stelle come il Sole hanno esaurito il combustibile nucleare, possono produrre quella che gli astronomi chiamano supernova di tipo Ia.

“Le esplosioni delle nane bianche svolgono un ruolo cruciale in astronomia“, afferma Priyam Das, dottorando presso l’Università del Nuovo Galles del Sud a Canberra, in Australia, a capo dello studio su SNR 0509-67.5 pubblicato oggi su Nature Astronomy.

Gran parte della nostra conoscenza sull’espansione dell’Universo si basa sulle supernove di tipo Ia, che rappresentano anche la principale fonte di ferro sul nostro pianeta, compreso il ferro presente nel nostro sangue.

“Eppure, nonostante la loro importanza, l’annoso enigma dell’esatto meccanismo che ne innesca l’esplosione rimane irrisolto“, aggiunge.

Tutti i modelli che spiegano le supernovae di tipo Ia partono da una nana bianca in una coppia di stelle. Se le stelle in orbita sono abbastanza vicine, la nana bianca può rubare materiale alla compagna.

Nella teoria più consolidata che speiga le supernovae di tipo Ia, la nana bianca accumula materia dalla compagna fino a raggiungere una massa critica, punto in cui si verifica una singola esplosione.

Tuttavia, studi recenti hanno suggerito che almeno alcune supernove di tipo Ia potrebbero essere spiegate meglio da una doppia esplosione innescata prima che la stella abbia raggiunto questa massa critica.

Ora, alcuni astronomi hanno catturato una nuova immagine che dimostra che l’intuizione fosse corretta: almeno alcune supernove di tipo Ia esplodono attraverso un meccanismo di “doppia detonazione”.

In questo modello alternativo, la nana bianca forma attorno a sé una coltre di elio, rubato alla compagna, che può diventare instabile e incendiarsi.

Questa prima esplosione genera un’onda d’urto che si muove intorno alla nana bianca e verso l’interno, innescando una seconda detonazione nel nucleo della stella, che infine crea la supernova.

Finora, non c’erano prove chiare e visive di una nana bianca con una doppia detonazione.

Recentemente, alcuni astronomi hanno previsto che questo processo avrebbe creato un disegno distintivo, o un’impronta digitale, nei resti ancora luminosi della supernova, visibile molto tempo dopo l’esplosione iniziale.

La ricerca suggerisce che i resti di una tale supernova dovrebbero contenere due diversi gusci di calcio.

E ora hanno trovato questa impronta digitale nei resti di una supernova. Ivo Seitenzahl, che ha guidato le osservazioni e lavorava presso l’Istituto tedesco di Studi Teorici di Heidelberg al momento dello studio, afferma che questi risultati mostrano “una chiara indicazione che le nane bianche possono esplodere ben prima di raggiungere il famoso limite di massa di Chandrasekhar e che il meccanismo della ‘doppia detonazione’ si verifica effettivamente in natura“.

L’equipe ha identificato gli strati di calcio (in blu nell’immagine) nel resto di supernova SNR 0509-67.5 osservandolo con lo strumento MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) installato sul VLT dell’ESO.

Ciò fornisce una solida prova che una supernova di tipo Ia può verificarsi prima che la nana bianca raggiunga la massa critica.

Le supernove di tipo Ia sono fondamentali per la nostra comprensione dell’Universo.

Si comportano in modo molto coerente e la loro luminosità prevedibile, indipendentemente dalla loro distanza, aiuta gli astronomi a misurare le distanze nello spazio.

Usandoli come nastro di misurazione cosmica, gli astronomi hanno scoperto l’espansione accelerata dell’Universo, una scoperta che ha vinto il Premio Nobel per la Fisica nel 2011.

Studiare come esplodono ci aiuta a capire perché hanno una luminosità così prevedibile.

Das cita un’altra motivazione per studiare queste esplosioni. “Questa prova tangibile di una doppia detonazione non solo contribuisce a risolvere un mistero di lunga data, ma offre anche uno spettacolo visivo“, afferma, descrivendo la “struttura splendidamente stratificata” che una supernova può creare. Per lui, “svelare il meccanismo che produce un’esplosione cosmica così spettacolare è incredibilmente gratificante“.

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