Le collisioni tra Nane Bianche e Stelle di Neutroni spiegano le Supernove più Solitarie


Un gruppo di ricercatori guidato da astronomi e astrofisici dell’Università di Warwick, ha scoperto che alcune delle più solitarie supernove nell’Universo sono prodotte da un fenomeno davvero estremo: la collisione tra due resti di stelle morte: nane bianche e stelle a neutroni. Il Dr. Joseph Lyman, dell’Università di Warsick, è l’autore principale della ricerca che è comparsa nel giornale Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

“La nostra ricerca esamina quelle che vengono chiamate “transienti ricche di calcio”, ha spiegato il Dr. Lyman. “Si tratta di esplosioni luminose che durano alcune settimane, tuttavia, non sono tanto brillanti e non durante tanto a lungo quanto le tradizionali supernove, e questo le rende molto più difficili da scoprire e studiare in dettaglio.”

Precedenti studi avevano mostrato che il calcio rappresentava fino a metà del materiale che veniva espulso durante simili esplosioni, rispetto alle normali supernove, dove rappresenta solo una piccola frazione. Questo significa che questi eventi molto curiosi potrebbero in realtà essere i produttori dominanti di calcio nel nostro universo!

“Uno degli aspetti più strani è dato dal fatto che sembrano esplodere sempre in posti molti insoliti. Per esempio, guardando ad una galassia, ci si aspetterebbe di vedere esplosioni in linea con la luce di fondo che si vede provenire dalla galassia stessa, dato che è lì che si trovano le stelle” spiega il Dr. Lyman. “Tuttavia, una grande frazione di queste stelle esplodono a enormi distanze dalle loro galassie, dove il numero di sistemi stellari è minuscolo.”

“Quello che affrontiamo in questa pubblicazione è se ci sono sistemi sottostanti in cui questi transienti sono già esplosi. Per esempio, se potrebbero esserci galassie nane molto pallide in quelle zone, che potrebbero spiegare la loro strana posizione isolata. Noi presentiamo osservazioni che mostrano come in effetti non c’è nulla intorno a loro. Quindi la domanda che sorge è: come ci sono arrivate lì?

Le transienti ricche di calcio osservate fino ad oggi possono essere osservate a migliaia di parsec di distanza dalle proprie galassie, con un terzo degli eventi che avviene ad almeno 65.000 anni luce da una potenziale galassia ospite. Per scoprire la loro possibile origine, gli scienziati hanno usato il VLT (Very Large Telescope), dell’ESO, in Cile, ed il Hubble Space Telescope, della NASA ed ESA. L’obbiettivo era quello di osservare gli esempi più vicini a noi di queste transienti e cercare di capire se qualcosa rimane nella regione dopo l’esplosione.

Le osservazioni hanno permesso di escludere definitivamente l’ipotesi delle galassie nane o degli ammassi di stelle. Inoltre, è stata esclusa anche la possibilità che si tratti di sistemi binari dove una stella massiccia collassa ed il materiale viene strappato dalla stella vicina. I ricercatori non hanno trovato prove di compagne binarie o altre stelle massicce nelle vicinanze, e questo ha permesso di escludere le stelle massicce come progenitrici per le transienti ricche di calcio.

“Sembrava sempre più probabile che le stelle massicce iperveloci non potessero spiegare la posizione di queste supernove. Si doveva trattare di stelle con masse più piccole, e vite più lunghe, ma presenti ancora in qualche tipo di sistema binario dato che non conosciamo alcuna stella a bassa massa che è in grado di esplodere da sola come supernova, o creare un evento che sembri una supernova.”

I ricercatori hanno comparato i loro dati a quello che sappiamo riguardo ai lampi a corta durata di raggi Gamma (SGRB). Anche queste esplosioni avvengono in regioni molto remote, senza alcuna galassia coincidente. I lampi SGRB avvengono quando due stelle a neutroni collidono, oppure quando una stella a neutroni collide con un buco nero. Anche se una stella a neutroni ed un buco nero non potrebbero spiegare le transienti ricche di calcio, il team ritiene che se la collisione fosse simile ma con una nana bianca al posto del buco nero, si potrebbe riuscire a spiegare questo fenomeno perché:

1) Fornirebbe abbastanza energia da produrre la luminosità vista nelle transienti ricche di calcio.
2) La presenza di una nana bianca fornirebbe il meccanismo necessario per produrre il materiale molto ricco di calcio.
3) La presenza di una stella a neutroni potrebbe spiegare perché questo sistema binario è stato trovato così lontano dalla propria stella.

“Quello che quindi proponiamo è che questi sono sistemi che sono stati espulsi dalla propria galassia. un buon candidato per questo scenario è proprio quello di un sistema binario tra una nana bianca ed una stella a neutroni. La stella a neutroni si forma quando una stella massiccia esplode come supernova. La supernova porta la stella a neutroni ad essere espulsa a velocità altissime (100 km/s). Questo sistema ad alta velocità può sfuggire alla gravità della propria galassia, e se il sistema binario sopravvive, la nana bianca e la stella a neutroni finiranno alla fine per collidere causando queste transienti esplosive.”

I ricercatori hanno fatto notare che questi sistemi di nane bianche e stelle a neutroni dovrebbero anche produrre grandi lampi di raggi-gamma, motivando ulteriori osservazioni per riuscire a confermare quest’ipotesi. Inoltre, simili sistemi dovrebbero anche contribuire come significanti sorgenti di onde gravitazionali, potenzialmente rilevabili da futuri esperimenti che getteranno nuova luce sulla natura di questi sistemi esotici.

FonteFonte