Radiografia di una supernova

Sono la principale fonte di elementi chimici pesanti nell’Universo. Compresi i nuclei radioattivi. Sono le stelle che esplodono come supernove. Questi elementi radioattivi possono essere adoperati come vere e proprie sonde per esplorare i processi fisici alla base di queste immani esplosioni cosmiche.

È quello che ha fatto un team internazionale di ricercatori tedeschi del Max Planck Institute for Astrophysics (MPA) e giapponesi del RIKEN con i resti della supernova Cassiopeia A (Cas A). Appartenente alla costellazione di Cassiopea, è la più brillante radiosorgente extrasolare del cielo a frequenze superiori a 1 GHz. La supernova che ha originato Cas A è esplosa circa 11.000 anni fa, e la sua luce ha raggiunto la Terra all’incirca 340 anni fa.

Dei resti di questa supernova gli studiosi hanno realizzato, attraverso modelli computerizzati, una simulazione in 3D. Hanno, in particolare, misurato la distribuzione spaziale di titanio e nichel radioattivi.

La loro simulazione conferma l’ipotesi teorica secondo la quale un ruolo chiave nei processi legati alla morte di una stella massiccia che esplode come supernova sia giocato dai neutrini emessi dalla stella di neutroni, ciò che resta del collasso gravitazionale della stella morente.

I processi fisici che innescano e guidano l’esplosione di una supernova sono, infatti, ancora un puzzle per gli scienziati. Oltre all’espulsione di elementi chimici pesanti, durante questi eventi sono prodotti elementi radioattivi come titanio e nichel, che poi decadono, rispettivamente, in calcio e ferro. Secondo gli autori, proprio lo studio della distribuzione di questi elementi radioattivi, come di altri, può aiutare a ricomporre il puzzle delle supernove.

“Cas A è un oggetto di grande interesse. Per questo – conclude Ewald Müller, uno degli scienziati del Max Planck Institute -, vogliamo adesso studiare anche la distribuzione spaziale di altre specie chimiche, come argon neon, silicio e ossigeno”.

Foto: Distribuzione del titanio radioattivo (in blu) e del ferro (in bianco e rosso) in Cassiopea A. La X gialla indica il centro geometrico dell’esplosione. Quella bianca, con relativa freccia, rispettivamente, la posizione e la direzione di movimento della stella di neutroni. Crediti: Macmillan Publishers Ltd: Nature; from Grefenstette et al., Nature 506, 339 (2014); Fe distribution courtesy of U.~Hwang.

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