Stelle binarie e origini delle supernove interagenti

Quando stelle massicce muoiono, scatenano alcune delle esplosioni più potenti dell’Universo. Eppure non tutte le supernove sono uguali.

Alcune continuano a brillare intensamente per mesi o addirittura anni mentre i loro detriti in espansione si schiantano contro dense nuvole di gas che circondano la stella.

Questi eventi spettacolari, noti come supernove interagenti, hanno lasciato gli astronomi perplessi per decenni perché l’origine di questo misterioso materiale è rimasta poco chiara.

Uno studio recente guidato da ASIAA suggerisce che la risposta potrebbe non trovarsi in una singola stella, ma in una coppia.

La maggior parte delle stelle massicce nasce con un compagno. Legati insieme dalla gravità, questi partner stellari passano milioni di anni orbitando l’uno attorno all’altro in una danza cosmica.

Quando una delle stelle si avvicina alla fine della sua vita, si gonfia fino a centinaia o addirittura migliaia di volte la dimensione del Sole.

Alla fine, gli strati esterni iniziano a riversarsi sul suo compagno. Ma non tutto questo materiale è stato catturato. Alcuni fuggono completamente dal sistema binario, creando un vasto bozzolo di gas attorno alla coppia.

Poi arriva l’atto finale.

Solo poche migliaia di anni dopo—un momento fugace nella vita di una stella—la stella destinata a fallire esplode come una supernova.

L’onda d’urto si propaga a migliaia di chilometri al secondo e colpisce il bozzolo lasciato dall’ultima interazione tra le stelle.

La violenta collisione trasforma l’energia cinetica dell’esplosione in luce, generando alcune delle supernove più luminose e insolite del cosmo.

Utilizzando centinaia di simulazioni al computer, il team ha scoperto che questo scambio di materia in fase avanzata avviene esattamente al momento giusto.

A differenza degli episodi precedenti di trasferimento di massa, che avvengono milioni di anni prima dell’esplosione e lasciano il materiale troppo lontano per essere rilevante, questa interazione finale avviene solo poche migliaia di anni prima che la stella muoia.

Di conseguenza, il gas espulso rimane abbastanza vicino da permettere all’esplosione della supernova di incontrarlo, riproducendo naturalmente gli ambienti dedotti dalle osservazioni.

“Abbiamo scoperto che le stelle binarie possono preparare il palcoscenico per supernove interagenti con tempismo straordinario”.

“La stella compagna aiuta a creare un denso bozzolo attorno alla stella morente poco prima dell’esplosione, fornendo il carburante che alimenta questi fuochi d’artificio cosmici.”

Sorprendentemente, il team stima che questo percorso evolutivo possa spiegare circa una supernova su otto con collasso del nucleo, suggerendo che tali partnership stellari non siano rare eccezioni, ma una parte comune di come le stelle massicce vivono e muoiono.

I nuovi modelli potrebbero anche spiegare eventi insoliti come la SN 2014C, che inizialmente sembrava una supernova ordinaria prima di schiarirsi inaspettatamente mesi dopo, quando i suoi detriti si scontrarono con un guscio di gas lontano.

Secondo le simulazioni, questo guscio è probabilmente stato creato secoli o millenni prima dell’esplosione, durante l’ultima interazione della stella con il suo compagno.

“Il nostro studio suggerisce che molte stelle non muoiono da sole,” ha detto Chen. “La loro apparizione finale potrebbe essere plasmata da una lunga e intima collaborazione con una stella compagna.”

I risultati rivelano che la spettacolare diversità delle supernove potrebbe in ultima analisi essere plasmata dalle relazioni stellari. Piuttosto che porre fine alla loro vita in solitudine, molte grandi star devono i loro finali drammatici ai compagni che li hanno accompagnati per tutta la vita.

Alla fine, una supernova non è sempre una performance solista. A volte, è l’atto finale di un duetto cosmico—un ultimo ballo prima della morte.