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Abbiamo scoperto l’esplosione di una ipernova 13 miliardi di anni fa

Un team di scienziati a guida australiana ha svelato il mistero che riguardava una stella particolare della nostra galassia. Finalmente ci sono le prove per determinare che essa si è formata 13 miliardi di anni fa dall’esplosione di una ipernova, con una potenza 10 volte superiore ad una supernova

Categorie Astronomia

Un team di scienziati ha pubblicato sulla prestigiosa rivista Nature uno studio riguardante la stella SMSS J200322.54-114203.3 che sembrerebbe essersi formata 13 miliardi di anni fa in seguito ad una immensa e violentissima esplosione di una ipernova magneto-rotazionale. 

Due elementi di questo studio ci colpiscono immediatamente. Il primo fattore è il tempo: questa stella si è formata 13 miliardi di anni fa, quindi meno di un miliardo di anni dopo il Big Bang. Se pensiamo che il Sole ha “appena” 4 miliardi di anni, esso è solamente un adolescente rispetto a J2. Questa fa parte di quelle stelle antiche che possono rivelare molto sui primi momenti dell’universo.

Il secondo aspetto che salta all’occhio riguarda la potenza: ma come ipernova, non si chiamavano supernovae? Proprio qui sta la grande scoperta di questi giorni. I ricercatori hanno dimostrato che l’origine di J2 è stata un’immensa esplosione circa 10 volte più luminosa ed energetica di una semplice supernova.

esplosione ipernova
La Via Lattea. Credits: ESO/S. Brunier

Cos’è una ipernova?

Tutti abbiamo sentito parlare almeno una volta di supernova. Questa è la fase più catastrofica della vita di una stella. Buona parte delle stelle di grandi dimensioni, alla fine del loro ciclo stabile, quando cioè hanno esaurito la maggior parte del combustibile, si espandono e contemporaneamente si raffreddano.

In questo momento della sua vita la stella è diventata una Supergigante Rossa. Essa si contrae nuovamente collassando sotto il suo stesso peso e aumentando notevolmente la sua temperatura. In questa fase si innescano reazioni nucleari molto energetiche con formazione di elementi pesanti come sodio, silicio, ferro. 

La conseguenza di questo processo è una violenta esplosione, che porta la stella a diventare una supernova. La vita delle supernovae è molto breve, appena qualche mese, ma sono talmente luminose da essere chiaramente visibili ad occhio nudo nel cielo.

esplosione ipernova
Una nebulosa, ciò che rimane di una supernova dopo l’esplosione.

Mentre le supernovae sono state osservate in passato e anche descritte dai nostri antenati, come la supernova SN1054 osservata nel 1054 d.C., non abbiamo mai assistito ad una ipernova. Il termine indica una supernova 10 volte più potente, energetica e luminosa rispetto ad una supernova.

Lo studio condotto da David Yong, con la collaborazione di Gary Da Costa e Chiaki Kobayashi illustra le caratteristiche necessarie per diventare una ipernova. È fondamentale che la stella sia molto massiccia, decine di volte la massa del Sole, deve ruotare rapidamente ed avere un potente campo magnetico. 

Come abbiamo scoperto l’esplosione di una ipernova

Gli autori dello studio, tra cui anche l’italiana Anna Fabiola Marino, dell’Osservatorio di Acetri, Firenze, hanno utilizzato i dati dell’Osservatorio australiano di Siding Spring e del Very Large Telescope dell’ESO (European Southern Observatory), puntando i loro strumenti verso una stella ai margini della Via Lattea, la nostra galassia. La stella J2 è situata a 7500 anni luce da noi e ha incuriosito i ricercatori per la sua composizione chimica. 

esplosione ipernova
Il Very Large Telescope dell’ESO, Cile. Credits: G. Hüdepohl

A differenza della maggior parte delle stelle risalenti agli albori dell’universo, J2 contiene quantità molto basse di ferro, mentre presenta quantità molto elevate di elementi più pesanti come zinco, uranio ed europio. La teoria iniziale, per la quale J2 si sarebbe formata da una fusione di stelle di neutroni, è stata abbandonata in quanto questa stella contiene troppi elementi molto pesanti, incompatibili con questa teoria. 

La spiegazione esposta nel paper su Nature è quindi quella di un evento estremamente più potente ed energetico: un’esplosione in ipernova amplificata da una rapida rotazione e da un forte campo magnetico. Dopo l’incredibile esplosione, tutto il materiale stellare si fonde in una sorta di zuppa dove le particelle e gli atomi si ricombinano formando elementi sempre più pesanti.

Abbiamo trovato per la prima volta le prove che indicano come una ipernova sia in grado di generare allo stesso tempo tutti gli elementi stabili della tavola periodica.

Chiaki Kobayashi, Università di Hertfordshire, U.K

Questa scoperta rafforza l’idea per la quale le stelle antiche, formate nei primi momenti di vita dell’universo, attraverso esplosioni in ipernovae, siano state in grado di creare tutti gli elementi chimici che costituiscono l’universo stesso, anche i più pesanti, e sarebbero state il principale metodo di formazione stellare.

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