Questa fotografia a raggi X di Chandra mostra Cassiopea A (Caso A, in breve), il residuo di supernova più giovane della Via Lattea.
(Immagine: © NASA / CXC / MIT / UMass Amherst / M.D.Stage et al.)
Una stella accecante e luminosa esplode in un angolo del cielo notturno: non era lì solo poche ore fa, ma ora brucia come un faro.
Quella stella luminosa non è in realtà una stella, almeno non più. Il brillante punto di luce è l'esplosione di una stella che ha raggiunto la fine della sua vita, altrimenti nota come supernova.
Le supernovae possono brevemente eclissare intere galassie e irradiare più energia di quella che farà il nostro sole per tutta la sua vita. Sono anche la fonte primaria di elementi pesanti nell'universo. Secondo la NASA, le supernovae sono "la più grande esplosione che ha luogo nello spazio".
Storia delle osservazioni di supernova
Varie civiltà registrarono supernove molto prima dell'invenzione del telescopio. La supernova registrata più antica è RCW 86, che gli astronomi cinesi videro nel 185 d.C. I loro documenti mostrano che questa "stella ospite" rimase in cielo per otto mesi, secondo la NASA.
Prima dell'inizio del XVII secolo (quando furono disponibili i telescopi), ci sono solo sette supernove registrate, secondo l'Enciclopedia Britannica.
Quella che conosciamo oggi come Nebulosa del Granchio è la più famosa di queste supernove. Gli astronomi cinesi e coreani hanno registrato questa esplosione di stelle nei loro registri nel 1054, e anche i nativi americani del sud-ovest potrebbero averlo visto (secondo i dipinti rupestri visti in Arizona e nel Nuovo Messico). La supernova che formava la Nebulosa del Granchio era così luminosa che gli astronomi potevano vederla durante il giorno.
Altre supernovae che furono osservate prima dell'invenzione del telescopio si verificarono nel 393, 1006, 1181, 1572 (studiato dal famoso astronomo Tycho Brahe) e nel 1604. Brahe scrisse delle sue osservazioni sulla "nuova stella" nel suo libro "De nova stella, "che ha dato origine al nome" nova ". Una nova differisce da una supernova, tuttavia. Entrambi sono improvvisi scoppi di luminosità mentre i gas caldi vengono espulsi verso l'esterno, ma per una supernova, l'esplosione è catastrofica e indica la fine della vita della stella, secondo l'Enciclopedia Britannica.
Il termine "supernova" non fu usato fino agli anni '30. Il suo primo utilizzo fu Walter Baade e Fritz Zwicky all'Osservatorio del Monte Wilson, che lo usarono in relazione a un evento esplosivo che osservarono, chiamato S Andromedae (noto anche come SN 1885A). Era situato nella galassia di Andromeda. Hanno anche suggerito che le supernova accadano quando le stelle normali collassano in stelle di neutroni.
Nell'era moderna, una delle supernove più famose fu la SN 1987A del 1987, che viene ancora studiata dagli astronomi perché possono vedere come una supernova si evolve nei primi decenni dopo l'esplosione.
Star death
In media, una supernova si verificherà circa una volta ogni 50 anni in una galassia delle dimensioni della Via Lattea. Detto in altro modo, una stella esplode circa ogni secondo da qualche parte nell'universo, e alcuni di quelli non sono troppo lontani dalla Terra. Circa 10 milioni di anni fa, un gruppo di supernove ha creato la "bolla locale", una bolla di gas lunga 300 anni a forma di arachide nel mezzo interstellare che circonda il sistema solare.
Il modo esatto in cui una stella muore dipende in parte dalla sua massa. Il nostro sole, ad esempio, non ha abbastanza massa per esplodere come una supernova (anche se le notizie sulla Terra non sono ancora buone, perché una volta che il sole esaurisce il suo combustibile nucleare, forse tra un paio di miliardi di anni, si gonferà in un gigante rosso che probabilmente vaporizzerà il nostro mondo, prima di raffreddarsi gradualmente in una nana bianca). Ma con la giusta quantità di massa, una stella può bruciare in un'esplosione infuocata.
Una stella può diventare supernova in due modi:
- Supernova di tipo I: la stella accumula materia da un vicino vicino fino a quando una reazione nucleare in fuga si accende.
- Supernova di tipo II: la stella esaurisce il combustibile nucleare e collassa sotto la sua stessa gravità.
Supernove di tipo II
Diamo un'occhiata prima al più eccitante Tipo II. Perché una stella esploda come una supernova di tipo II, deve essere più volte più massiccia del sole (le stime vanno da otto a 15 masse solari). Come il sole, finirà per esaurire l'idrogeno e quindi il carburante all'elio nel suo nucleo. Tuttavia, avrà massa e pressione sufficienti per fondere il carbonio. Ecco cosa succede dopo:
- Al centro si accumulano elementi gradualmente più pesanti, che diventano stratificati come una cipolla, con elementi che diventano più chiari verso l'esterno della stella.
- Una volta che il nucleo della stella supera una certa massa (il limite di Chandrasekhar), la stella inizia a implodere (per questo motivo, queste supernove sono anche note come supernove a collasso del nucleo).
- Il nucleo si riscalda e diventa più denso.
- Alla fine l'implosione rimbalza indietro dal nucleo, espellendo il materiale stellare nello spazio, formando la supernova.
Ciò che rimane è un oggetto ultra denso chiamato stella di neutroni, un oggetto di dimensioni di una città che può racchiudere la massa del sole in un piccolo spazio.
Esistono sottocategorie di supernove di tipo II, classificate in base alle loro curve di luce. La luce delle supernove di tipo II-L diminuisce costantemente dopo l'esplosione, mentre la luce di tipo II-P rimane stabile per un po 'prima di diminuire. Entrambi i tipi hanno la firma dell'idrogeno nei loro spettri.
Le stelle molto più massicce del sole (circa 20-30 masse solari) potrebbero non esplodere come supernova, pensano gli astronomi. Invece collassano per formare buchi neri.
Supernove di tipo I.
Le supernovae di tipo I mancano di una firma dell'idrogeno nei loro spettri luminosi.
In genere si pensa che le supernovae di tipo Ia provengano da stelle bianche nane in un sistema binario stretto. Mentre il gas della stella compagna si accumula sul nano bianco, il nano bianco viene progressivamente compresso e alla fine scatena una reazione nucleare in fuga all'interno che alla fine porta a uno scoppio catastrofico di supernova.
Gli astronomi usano le supernove di tipo Ia come "candele standard" per misurare le distanze cosmiche perché si pensa che tutti brillino con uguale luminosità ai loro picchi.
Anche le supernove di tipo Ib e Ic subiscono un collasso del nucleo proprio come fanno le supernove di tipo II, ma hanno perso gran parte delle loro buste di idrogeno esterne. Nel 2014, gli scienziati hanno scoperto la stella compagna debole e difficile da individuare di una supernova di tipo Ib. La ricerca ha consumato due decenni, poiché la stella compagna brillava molto più debole della luminosa supernova.
Colto sul fatto
Studi recenti hanno scoperto che le supernove vibrano come altoparlanti giganti ed emettono un ronzio udibile prima di esplodere.
Nel 2008, gli scienziati hanno catturato una supernova nell'atto di esplodere per la prima volta. Mentre scrutava lo schermo del suo computer, l'astronoma Alicia Soderberg si aspettava di vedere la piccola macchia luminosa di una supernova di un mese. Ma quello che lei e la sua collega videro invece fu uno strano, estremamente luminoso, lampo di raggi X di cinque minuti.
Con questa osservazione, sono diventati i primi astronomi a catturare una stella nell'atto di esplodere. La nuova supernova è stata soprannominata SN 2008D. Ulteriori studi hanno dimostrato che la supernova aveva alcune proprietà insolite.
"Le nostre osservazioni e modelli mostrano che si tratta di un evento piuttosto insolito, da comprendere meglio in termini di un oggetto che giace al confine tra supernovae normali e lampi di raggi gamma", Paolo Mazzali, un astrofisico italiano all'Osservatorio di Padova e Max- Planck Institute for Astrophysics, ha dichiarato a Space.com in un'intervista del 2008.
Rapporti aggiuntivi di Elizabeth Howell e Nola Taylor Redd, collaboratori di Space.com
Risorse addizionali
- Nella rivista Science, gli astronomi discutono di "The Metamorphosis of Supernova SN 2008D".
- In Astronomia e Astrofisica, gli astronomi hanno collaborato a un articolo, "Vincoli sull'emissione di neutrini ad alta energia da SN 2008D".
- Un comunicato stampa della NASA del 2008 annuncia l'osservazione di un'esplosione di una supernova.
