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QU Carinae, il progenitore di una supernova?

Illustrazione di un sistema binario dove la nana bianca (a sinistra) sta accumulando massa dalla compagna, un processo che porterà la nana bianca all’esplosione formando una supernova di tipo Ia.
Credit: David A. Hardy

Le supernovae di tipo Ia rappresentano uno dei fenomeni più violenti ed energetici nell’ambito delle esplosioni stellari. La loro luminosità viene utilizzata come “candela standard” per determinare le distanze cosmologiche a cui si trovano questi oggetti, un metodo che ci ha permesso di scoprire l’espansione accelerata dell’Universo. Nonostante ciò, sappiamo ancora molto poco sui meccanismi fisici che portano alla formazione di questa classe di supernovae. Oggi, però, uno studio condotto da Stella Kafka del Carnegie Institution of Washington ha permesso di identificare una stella, prima della fase esplosiva, che diventerà molto probabilmente una supernova.

Il modello maggiormente accettato che descrive le supernovae di tipo Ia suggerisce che esse si formano in seguito ad esplosioni termonucleari che avvengono in una nana bianca che fa parte di un sistema binario. In questo processo, la massa della nana bianca cresce gradualmente in seguito al trasferimento di massa proveniente dalla stella compagna. Quando essa raggiunge il valore critico di 1,4 volte la massa del Sole, il cosiddetto limite di Chandrasekhar, la stella esplode formando una supernova di tipo Ia. Ma rimangono domande ancora aperte: ad esempio, Qual è la natura della stella donatrice? Come fa la nana bianca ad aumentare la massa? Come fa il processo di trasferimento di massa ad influenzare l’esplosione della stella? Per cercare di rispondere a queste domande, gli scienziati devono trovare dei prototipi o dei sistemi stellari candidati in cui si possano formare, appunti, le supernovae di tipo Ia. Ci sono migliaia di possibili candidati ma nessuno dei quali è stato osservato nella fase di supernova. Alcuni studi recenti hanno permesso di identificare il gas sodio associato alle supernovae Ia. Questo elemento sarebbe espulso dalla stella compagna e rimanere nei dintorni del sistema binario per essere successivamente rivelato una volta che la nana bianca esplode: la presenza di questo gas potrebbe rappresentare un segnale dell’imminente processo di esplosione stellare. Nonostante la rivelazione di questo gas rappresenta un’ardua impresa, Kafka e colleghi hanno identificato nel sistema binario QU Carinae un possibile progenitore di supernova. Qui una nana bianca sta accumulando, ad un ritmo elevato, massa da una stella gigante che, a sua volta, sta immettendo nello spazio il gas sodio attraverso un vento stellare. Quest’ultimo si sta distribuendo attorno al sistema binario. Se la nana bianca esploderà in supernova, il gas sodio dovrebbe essere rivelato con le stesse caratteristiche osservate in altri sistemi stellari. “Siamo molto felici per aver identificato questo sistema stellare” spiega Kafka. “Comprendere questi oggetti, la loro evoluzione e il modo con cui viene trasferita la massa ci permette di avere un quadro completo su come hanno origine alcune tra le esplosioni stellari più energetiche osservate nell’Universo”.

ArXiv: QU Carinae: Supernova Ia in the making?

T Pyxidis, in attesa della supernova ‘vicina’ alla Terra

Il fenomeno delle esplosioni stellari è spettacolare e affascinante e proprio come ogni altra esplosione è meglio tenersi a debita distanza. La stella T Pyxidis, che si trova a oltre 3000 anni-luce, nella costellazione Pyxis, si pensava fosse abbastanza lontana al punto che se fosse entrata nella fase finale del ciclo dell’evoluzione stellare per formare una supernova avremmo potuto affermare di essere al sicuro. Secondo Edward Sion, dell’Università di Villanova, T Pyxidis si può considerare un vero e proprio “congegno ad orologeria” e potenzialmente pericolosa per il Sistema Solare se diventerà una supernova. Tuttavia questo richiederà molto tempo che, secondo i nostri parametri di misura della scala temporale, vuol dire tra almeno 10 milioni di anni.

La stella in esame è quella che gli astronomi chiamano una nova ricorrente. La stella, una nana bianca, sta accrescendo gas dalla compagna. Man mano che il materiale si accresce e aumenta attorno alla nana bianca, può succedere, di tanto in tanto, che il processo arrivi al punto in cui si innescano le reazioni di fusione termonucleare nella stella che, di conseguenza, rigetta nello spazio una grande quantità di materia. Nel corso del monitoraggio di T Pyxidis, sono state osservate almeno cinque diversi outburst avvenuti nel 1890, 1902, 1920, 1944 e 1967 con una media di 19 anni. Se la nova ricorrente continua a rigettare materia nello spazio, allora la nana bianca dovrebbe rimanere abbastanza piccola per procedere con la fase della nova ricorrente. Comunque, se gli strati del gas ripetutamente rigettati dalla stella non portano via una quantità sufficiente di materia, allora la stella potrebbe superare il cosiddetto limite di Chandrasekhar, che di 1,4 volte la massa del Sole, e diventare perciò una supernova di tipo Ia, uno degli eventi più catastrofici che si conoscano nell’Universo.

Dunque, secondo i calcoli di Sion, una supernova di tipo Ia che esplode alla distanza a cui si trova T Pyxidis potrebbe avere degli effetti dannosi per il nostro pianeta in termini di una grossa quantità di flusso di raggi-X e raggi-gamma che potrebbe distruggere lo strato protettivo di ozono e lasciare perciò la Terra vulnerabile ai raggi ultravioletti provenienti dal Sole.