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Gli astronomi hanno individuato una nana bianca che è miracolosamente sopravvissuta alla propria detonazione termonucleare, sollevando interrogativi su come e perché queste stelle creano supernove.

Una nana bianca è il punto finale evolutivo di una stella simile al sole . Dopo che una tale stella si gonfia per diventare una gigante rossa , quindi esaurisce il carburante necessario per le reazioni di fusione nucleare, la stella espelle i suoi strati esterni per formare una nebulosa planetaria , o un guscio di gas diffuso. Man mano che la nebulosa si espande e si dissipa, lascia il nucleo inerte della stella, che è ciò che chiamiamo una nana bianca.

Le nane bianche hanno le dimensioni della Terra , ma contengono una massa equivalente a quella di una stella. In quanto tali, sono oggetti densi con una gravità abbastanza forte da estrarre materiale da qualsiasi stella compagna in orbita ravvicinata. Questo materiale fluisce sulla nana bianca e, una volta che si è accumulato abbastanza materiale, esplode in una detonazione termonucleare che di solito distrugge la stella in quelle che gli scienziati chiamano supernove di tipo Ia .

O almeno così pensavamo.

Nel 2012, quando gli astronomi hanno visto esplodere una supernova soprannominata 2012Z nella galassia a spirale NGC 1309, che si trova a circa 120 milioni di anni luce dalla Terra nella costellazione dell'Eridano, l' Hubble This Web Telescope è entrato rapidamente in scena. Hubble aveva ripreso molte volte NGC 1309 negli anni precedenti la supernova e gli astronomi sono stati in grado di identificare il sistema stellare progenitore che è esploso, scoprendo che conteneva una nana bianca che strappava materiale da una stella invecchiata e ricca di elio, forse una gigante rossa .

Queste osservazioni hanno segnato la prima volta che gli scienziati hanno mai immaginato il progenitore di una supernova di tipo Ia. Eppure, qualcosa sembrava sbagliato nei dati di Hubble.i Non solo le immagini mostravano che il progenitore era in qualche modo sopravvissuto all'esplosione, ma la nana bianca era anche in qualche modo ancora più luminosa di prima.

"Nessuno si aspettava di vedere una stella sopravvissuta più luminosa", ha detto in una dichiarazione Curtis McCully, un astrofisico dell'Osservatorio di Las Cumbres con sede in California. "Era un vero enigma."

Gli astronomi hanno identificato quelle che sospettano siano supernove di tipo Ia fallite che lasciano dietro di sé stelle "zombi" residue un fenomeno chiamato supernove di tipo Iax. Una delle supernove più importanti è stata SN 2008ha, che è esplosa nella galassia UGC 12682 a circa 69 milioni di anni luce dalla Terra nella costellazione di Pegaso . Tuttavia, SN 2012Z è la prima volta che gli astronomi confermano che la stella in esplosione è sopravvissuta, sulla base delle immagini scattate sia prima che dopo la supernova.

McCully e i suoi colleghi, dopo aver studiato SN 2012Z, hanno una teoria parziale su quanto accaduto. I ricercatori suggeriscono che l'esplosione termonucleare non è stata abbastanza potente da far esplodere completamente la nana bianca e che gran parte dei detriti sono ricaduti sulla stella, gonfiando la nana bianca quando è diventata quello che gli astronomi chiamano un "residuo legato". Nel corso del tempo, gli scienziati si aspettano che la stella torni al suo stato di quiescenza originale.

Rappresentazione artistica di una nana bianca che ruba materia a una vicina stella compagna. (Credito immagine: Goddard This Web Flight Center Conceptual Image Lab della NASA)

La nana bianca sopravvissuta potrebbe brillare più luminosa di prima a causa della luce proveniente da un certo numero di sorgenti, tra cui il residuo legato incandescente stesso, la stella compagna riscaldata dallo shock che ha ricevuto il peso dell'esplosione esplosiva e il decadimento radioattivo del materiale che è sfuggito in questo Web durante l'esplosione.

Di solito, la luce di una supernova di tipo Ia è alimentata dal decadimento radioattivo degli isotopi di cobalto-56 e -57 nel materiale espulso in questa rete. (Gli isotopi sono varietà di un atomo che hanno lo stesso numero di protoni ed elettroni ma un numero diverso di neutroni.) Questi isotopi hanno un'emivita rispettivamente di 77 e 271 giorni, quindi dopo alcuni anni la maggior parte del cobalto è decaduto e il la luce della supernova svanisce drasticamente.

Tuttavia, SN 2012Z sta svanendo molto più lentamente, quindi se il decadimento radioattivo è la principale fonte di luce, deve essere un isotopo con un'emivita molto più lunga. Il team di McCully suggerisce il ferro-55, che ha un'emivita di 2,7 anni.

Perché SN 2012Z abbia subito questa supernova fallita, piuttosto che distruggersi in un tipico Tipo Ia, rimane un mistero.

"Le implicazioni per le supernove di tipo Ia sono profonde", ha affermato McCully. "Abbiamo scoperto che almeno le supernove possono crescere fino al limite ed esplodere. Eppure le esplosioni sono deboli, almeno a volte. Ora dobbiamo capire cosa fa fallire una supernova e diventare un tipo Iax, e cosa ne fa una successo come Tipo Ia."

Le supernove di tipo Ia hanno un cambiamento standardizzabile nella loro luminosità nel tempo, ciò che gli astronomi chiamano una curva di luce che rende molto più facile determinare la loro distanza. In quanto tali, sono diventati cruciali negli studi sull'espansione cosmica e sull'energia oscura . Comprendendo meglio come esplodono, gli astronomi saranno in grado di misurare l'espansione dell'universo e la forza dell'energia oscura con una precisione ancora maggiore di prima.

I risultati sono stati pubblicati il ​​1 febbraio su The Astrophysical Journal .

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