Il possibile rilevamento osservativo di elementi pesanti negli spettri delle supernove di tipo Ia aprirebbe una nuova via per identificare i sistemi stellari da cui esse hanno origine. Un obiettivo di capitale importanza, dato il ruolo cruciale di queste esplosioni nell’astrofisica
Le supernove di tipo Ia sono tra i fenomeni più cruciali nell’astrofisica moderna. Queste esplosioni, utilizzate come “candele standardizzabili” per misurare l’espansione dell’universo (cosa che ha portato al premio Nobel per la fisica del 2011), sono anche tra le principali sorgenti di elementi chimici nell’universo (in particolare degli elementi del gruppo del ferro). Eppure, la loro origine rimane ancora oggi incerta: diverse configurazioni di sistemi binari di nane bianche possono condurre a un’esplosione, ma non è ancora chiaro quale di questi scenari prevalga in natura.
In un recente studio, pubblicato su Astronomy & Astrophysics, viene suggerito un modo per risolvere questo enigma: cercare, tramite spettroscopia, le tracce di elementi più pesanti del ferro analizzando la luce emessa da queste supernovae. Tali elementi, come stronzio, kripton o rubidio, si formerebbero durante la fase di accrescimento che porta una nana bianca a raggiungere il limite di Chandrasekhar, appena prima dell’esplosione. Simulazioni dettagliate mostrano che, in queste condizioni estreme, la fusione nucleare del carbonio e le reazioni del neon-22 producono neutroni che, venendo catturati in successione dai nuclei atomici del ferro, arricchiscono gli strati superficiali della nana bianca primaria in elementi pesanti. Questo fenomeno non si verifica invece nei modelli sub-Chandrasekhar (nei quali l’esplosione finale avviene a masse inferiori al limite di Chandrasekhar), dove le condizioni fisiche (in particolar modo i tempi scala troppo brevi) non sono idonei per innescare tale nucleosintesi.
Una tempistica favorevole: il ruolo centrale di LSST e 4MOST
Il possibile rilevamento osservativo di questi elementi negli spettri delle supernove di tipo Ia aprirebbe quindi una nuova via per distinguere i diversi sistemi stellari da cui esse hanno origine. In un contesto in cui coesistono numerosi scenari, dalla fusione di due nane bianche all’accrescimento di materia da una stella compagna “piu` giovane”, questa chiave diagnostica potrebbe finalmente permetterci di identificare quale percorso porti effettivamente alla maggior parte delle supernove Ia. Si tratta quest’ultimo di un obiettivo di capitale importanza, dato il ruolo cruciale delle supernove di tipo Ia nella cosmologia moderna e nell’evoluzione chimica galattica, e che potrebbe essere resa possibile dall’ormai prossimo inizio di varie grandi campagne osservative, prime tra tutte la LSST del telescopio Vera Rubin in Cile e 4MOST-TiDES.
Per comprendere davvero come si evolve l’universo, dobbiamo conoscere le radici di queste “fabbriche di elementi” e indicatori di distanza. E, come mostra questo nostro studio, la risposta potrebbe nascondersi proprio tra gli atomi che esse stesse producono.
