Quando gli astronomi iniziarono a capire come muoiono le stelle, si aspettavano che la massa di resti, siano essi nani bianchi, stelle di neutroni o buchi neri, fosse essenzialmente continua. In altre parole, dovrebbe esserci una distribuzione uniforme delle masse residue da una frazione di una massa solare, fino a quasi 100 volte la massa del sole. Eppure le osservazioni hanno mostrato un distinto mancanza di oggetti al limite delle stelle di neutroni e dei buchi neri che pesano 2-5 masse solari. Quindi dove sono andati tutti e cosa potrebbe implicare questo riguardo alle esplosioni che creano tali oggetti?
Il divario è stato notato per la prima volta nel 1998 ed era originariamente attribuito alla mancanza di osservazioni dei buchi neri al momento. Ma negli ultimi 13 anni, il divario ha resistito.
Nel tentativo di spiegare questo, un nuovo studio è stato condotto da un team di astronomi guidato da Krzystof Belczynski all'Università di Varsavia. A seguito delle recenti osservazioni, il team ha ipotizzato che la scarsità non fosse causata da una mancanza di osservazioni o da un effetto di selezione, ma piuttosto non c'erano semplicemente molti oggetti in questo intervallo di massa.
Invece, il team ha esaminato i motori delle supernovae che avrebbero creato tali oggetti. Le stelle con meno di ~ 20 masse solari dovrebbero esplodere in supernovae, lasciando dietro di sé le stelle di neutroni, mentre quelle più grandi di 40 masse solari dovrebbero collassare direttamente nei buchi neri con poca o nessuna fanfara. Le stelle tra queste gamme avrebbero dovuto colmare questa lacuna di 2-5 resti di massa solare.
Il nuovo studio propone che il divario sia creato da un interruttore instabile nel processo di esplosione della supernova. In generale, le supernova si verificano quando i nuclei sono pieni di ferro che non può più creare energia attraverso la fusione. Quando ciò accade, la pressione che sostiene la massa della stella scompare e gli strati esterni collassano sul nucleo immensamente denso. Questo crea un'onda d'urto che viene riflessa dal nucleo e si precipita verso l'esterno, sbattendo in più materiale collassante e crea una situazione di stallo, in cui la pressione verso l'esterno equilibra il materiale in caduta. Perché la supernova proceda, quell'onda d'urto verso l'esterno ha bisogno di una spinta in più.
Mentre gli astronomi non sono d'accordo su cosa potrebbe causare questa rivitalizzazione, alcuni suggeriscono che sia generato come nucleo, surriscaldato a centinaia di miliardi di gradi, emette neutrini. A densità normale, queste particelle viaggiano oltre la maggior parte della materia, ma nelle regioni superdense all'interno della supernova, molte vengono catturate, riscaldando il materiale e respingendo l'onda d'urto per creare l'evento che osserviamo come supernova.
Indipendentemente da ciò che lo provoca, il team suggerisce che questo punto è fondamentale per la massa finale dell'oggetto. Se esplode, gran parte della massa del progenitore andrà persa, spingendolo verso una stella di neutroni. Se non riesce a spingere verso l'esterno, il materiale collassa ed entra nell'orizzonte degli eventi, accumulandosi sulla massa e spingendo la massa finale verso l'alto. È un momento tutto o niente.
E moment è una buona descrizione di quanto velocemente ciò avvenga. A maggior parte, gli astronomi suggeriscono che questa interazione tra lo shock verso l'esterno e il collasso verso l'interno richiede un solo secondo. Altri modelli posizionano la scala cronologica al decimo di secondo. Il nuovo studio rileva che quanto più rapidamente viene presa la decisione, tanto più evidente è il divario negli oggetti risultanti. Pertanto, il fatto che esista il divario può essere preso come prova del fatto che si tratta di una decisione in una frazione di secondo.
