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Un nuovo tipo di supernova e un mistero del Medioevo

Un tipo di supernova finora presente soltanto sulla carta, ipotizzata per la prima volta 40 anni fa, è stata finalmente osservata “dal vivo” da un gruppo internazionale di scienziati, grazie al lavoro di squadra di telescopi terrestri e spaziali. La scoperta pubblicata su Nature Astronomy fornisce nuove informazioni sull’evoluzione e la morte stellare, e offre una nuova interpretazione di una misteriosa esplosione stellare documentata nel Medioevo.

Teorie sulla morte stellare. Finora si conoscevano due sistemi di innesco delle supernove, le fasi esplosive che conducono alla disgregazione di alcuni tipi di stelle. Uno è il collasso del nucleo ferroso di stelle 10 volte più massicce del Sole, rimaste a corto di combustibile nucleare da fondere: il loro “cuore” evolve in un buco nero o in una stella di neutroni. L’altro è un fenomeno termonucleare, una supernova originata dall’esplosione di una nana bianca (quel che resta di una stella fino a otto volte più massiccia del Sole), dopo che questa ha accumulato materia in un sistema di stelle binarie.

Una terza via. Nel 1980 l’astronomo giapponese Ken’ichi Nomoto dell’Università di Tokyo predisse un terzo tipo di supernova, quella “a cattura elettronica”. In questo caso, quando il nucleo stellare rimane a corto di combustibile da fondere, la gravità obbliga gli elettroni presenti nel “nocciolo” stellare a base di magnesio, neon e ossigeno, a rientrare nel loro nucleo atomico (un processo noto come “cattura elettronica”) e causa così un collasso del nucleo sotto il suo stesso peso. Succede alle stelle non abbastanza leggere da sfuggire al collasso del nucleo, e non pesanti a sufficienza da far fondere il nucleo fino a formare elementi più pesanti, prolungando così la loro vita.

Negli ultimi decenni gli astronomi hanno cercato di capire quali caratteristiche avrebbe dovuto avere una supernova per rientrare nel nuovo gruppo: le stelle progenitrici avrebbero dovuto avere una massa considerevole e perderne una buona parte prima dell’esplosione; la massa trovata vicino alla stella morente avrebbe dovuto avere una composizione chimica inusuale e la supernova a cattura elettronica dovrebbe avere un ridotto fallout radioattivo ed elementi ricchi di neutroni nel nucleo.

Trovata! La Supernova 2018zd, individuata a marzo 2018 a 31 milioni di anni luce dalla Terra, nella galassia NGC2146, sembra rispondere a tutte queste caratteristiche. Le immagini di archivio dei telescopi Hubble e Spitzer hanno mostrato la loro stella progenitrice, un oggetto poco luminoso in corrispondenza di dove è poi avvenuta l’esplosione. Gli scienziati dell’Università della California a Santa Barbara, del Las Cumbres Observatory e dell’Università della California Davis hanno raccolto e analizzato i dati spettrali, la firma luminosa della supernova, nei due anni successivi all’esplosione, dimostrando che si tratta a tutti gli effetti di una supernova a cattura elettronica.

La Nebulosa del Granchio.
© NASA, ESA, NRAO/AUI/NSF and G. Dubner (University of Buenos Aires)

La teoria dice che queste supernove mostrano uno spettro chimico inusuale anni dopo la morte stellare, e questo è un primo pezzo del puzzle. Ma SN 2018zd aveva anche tutte le altre caratteristiche ipotizzate per una supernova a cattura elettronica, dall’identikit tipo della stella progenitrice alla quantità di massa persa, alla radioattività rilevata, fino alle caratteristiche del nucleo.

Un vecchio mistero risolto. Queste stesse proprietà si ritrovano in un’altra supernova, quella che nel 1054 d.C. fu osservata nella Via Lattea, e che diede origine alla Nebulosa Granchio. Secondo gli astronomi cinesi, l’esplosione fu così luminosa che fu visibile anche nelle ore diurne per 23 giorni, e di notte per due anni. Finora, questo evento era il migliore candidato per una supernova a cattura elettronica. Averne trovata un’altra, reale, rafforza queste certezze.

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