Quali sono i diversi tipi di supernovae?

15 marzo 2016

di Fraser Cain , Universe Today

I nostri occhi non avrebbero mai visto la Nebulosa Granchio come la mostra questa immagine di Hubble. Credito immagine: NASA, ESA, J. Hester e A. Loll. Credit: Arizona State University

Ci sono alcuni posti nell’universo che sfidano la comprensione. E le supernove sono i luoghi più estremi che si possano immaginare. Stiamo parlando di una stella potenzialmente decine di volte più grande e massiccia del nostro sole che muore violentemente in una frazione di secondo.

Più velocemente di quanto ci metto a dire la parola supernova, una stella completa collassa su se stessa, creando un buco nero, formando gli elementi più densi dell’universo e poi esplodendo verso l’esterno con l’energia di milioni o addirittura miliardi di stelle.

Ma non in tutti i casi. Infatti, le supernovae hanno diversi gusti, partendo da diversi tipi di stelle, finendo con diversi tipi di esplosioni e producendo diversi tipi di resti.

Ci sono due tipi principali di supernovae, il Tipo I e il Tipo II. So che questo suona un po’ contro intuitivo, ma iniziamo prima con il Tipo II.

Queste sono le supernovae prodotte quando le stelle massicce muoiono. Abbiamo fatto un intero programma su questo processo, quindi se vuoi guardarlo ora, puoi cliccare qui.

Ma ecco la versione più breve.

Le stelle, come sai, convertono l’idrogeno in fusione nel loro nucleo. Questa reazione rilascia energia sotto forma di fotoni, e questa leggera pressione spinge contro la forza di gravità che cerca di attirare la stella su se stessa.

Il nostro sole, non ha la massa per sostenere reazioni di fusione con elementi oltre l’idrogeno o l’elio. Quindi, una volta che tutto l’elio è esaurito, le reazioni di fusione si fermano e il sole diventa una nana bianca e inizia a raffreddarsi.

Ma se hai una stella con 8-25 volte la massa del sole, può fondere elementi più pesanti nel suo nucleo. Quando finisce l’idrogeno, passa all’elio, e poi al carbonio, al neon, ecc. Quando raggiunge il ferro, tuttavia, la reazione di fusione richiede più energia di quanta ne produca.

Gli strati esterni della stella collassano verso l’interno in una frazione di secondo, e poi esplodono come una supernova di tipo II. Si rimane con una stella di neutroni incredibilmente densa come residuo.

Ma se la stella originale aveva più di circa 25 volte la massa del sole, avviene lo stesso collasso del nucleo. Ma la forza del materiale che cade verso l’interno fa collassare il nucleo in un buco nero.

Stelle estremamente massicce con più di 100 volte la massa del sole esplodono senza lasciare traccia. Infatti, poco dopo il Big Bang, c’erano stelle con centinaia, e forse anche migliaia di volte la massa del sole fatte di puro idrogeno ed elio. Questi mostri avrebbero avuto una vita molto breve, esplodendo con una quantità di energia incomprensibile.

Queste sono di tipo II. I tipi I sono un po’ più rari, e si creano quando si ha una situazione stellare binaria molto strana.

Una stella della coppia è una nana bianca, il resto di una stella di sequenza principale morta da tempo come il nostro sole. La compagna può essere qualsiasi altro tipo di stella, come una gigante rossa, una stella di sequenza principale, o anche un’altra nana bianca.

Quello che conta è che sono abbastanza vicine che la nana bianca può rubare materia dalla sua compagna, e costruirla come una coperta soffocante di potenziale esplosività. Quando la quantità rubata raggiunge 1,4 volte la massa del sole, la nana bianca esplode come una supernova e si vaporizza completamente.

A causa di questo rapporto di 1,4, gli astronomi usano le supernove di tipo Ia come “candele standard” per misurare le distanze nell’universo. Poiché sanno con quanta energia è esplosa, gli astronomi possono calcolare la distanza dell’esplosione.

Ci sono probabilmente altri eventi, ancora più rari, che possono scatenare supernovae, e ipernovae e gamma ray burst ancora più potenti. Questi probabilmente coinvolgono collisioni tra stelle, nane bianche e persino stelle di neutroni.

Come probabilmente hai sentito, i fisici usano gli acceleratori di particelle per creare elementi più massicci sulla tavola periodica. Elementi come l’ununseptio e l’ununtrio. Ci vuole un’energia enorme per creare questi elementi, e durano solo una frazione di secondo.

Ma nelle supernovae, questi elementi verrebbero creati, e molti altri. E sappiamo che non ci sono elementi stabili più in alto nella tavola periodica perché non ci sono oggi. Una supernova è uno schiacciasassi molto migliore di qualsiasi acceleratore di particelle che potremmo mai immaginare.

La prossima volta che senti una storia su una supernova, ascolta attentamente che tipo di supernova era: Tipo I o Tipo II. Quanta massa aveva la stella? Questo aiuterà la tua immaginazione ad avvolgere il tuo cervello intorno a questo incredibile evento.

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