La luce della Supernova è più luminosa dell’intera galassia: trovate la foto nell’articolo

Un inizio di aprile scoppiettante: il primo aprile è stata individuata una supernova, chiamata Supernova 2020fqv, nella galassia NGC 4567 situata nella costellazione della Vergine a 60 milioni di anni luce di distanza dalla Terra. NGC 4568 (in basso) sta ‘danzando’ con NGC 4567: si fonderanno nel prossimo futuro. La supernova osservata si è generata dal collasso di una stella massiccia: possono essere di tipo Ib, Ic e II. La Supernova 2020fqv sembra trattarsi di una supernova o di tipo Ib o Ic. Nuovi studi ci daranno una classificazione precisa.

La freccia indica la Supernova 2020fqv osservata. Foto di oggi 13/04/2020 di Rolando Ligustri
https://www.facebook.com/rolando.ligustri

Cos’è una Supernova da collasso da nucleo?

A cura dell’astrofisico Umberto Battino https://www.facebook.com/umbybattino/

Le supernovae da collasso da nucleo si generano dalla morte di stelle massicce. Innanzitutto ripetiamo una cosa fondamentale: come tutte le stelle, le stelle massicce sono reattori termonucleari confinati gravitazionalmente la cui composizione si evolve man mano che l’energia viene persa per irraggiamento e neutrini. A differenza delle stelle di massa inferiore (massa inferiore alle 8 masse solari), tuttavia, non verrà mai raggiunto alcun punto in cui una stella massiccia possa essere pienamente supportata dalla degenerazione elettronica del nucleo. Invece, il centro si evolverà a temperature sempre più elevate, fondendo elementi sempre più pesanti fino a quando non viene prodotto un nucleo di Ferro.

Questo nucleo di Ferro degenere continuerà a crescere man mano che il bruciamento del Silicio nel guscio sovrastante accumulerà appunto Ferro nel nucleo, fino a quando la sua massa non supererà una massa limite, nota come massa di Chandrasekhar, la quale rappresenta la massa più grande che la pressione degli elettroni nel nucleo è in grado di sostenere.

Supernova 1987a, nella Grande Nube di Magellano. Credit: David Malin / Australian Astronomical Observatory

A quel punto il nucleo collasserà. Inoltre, questo catastrofico processo sarà accelerato da due instabilità. Innanzitutto, con l’aumentare della densità, gli elettroni catturano i nuclei del gruppo ferro, portando a una composizione sempre più ricca di neutroni: questo fatto rimuoverà gli elettroni che contribuivano alla pressione che sosteneva l’enorme peso del nucleo stesso (un po’ come il povero titano Atlantide nella mitologia greca).

Una seconda instabilità, dominante nelle stelle più massicce, è la fotodisintegrazione, nella quale i fotoni prodotti dalle altissime temperature centrali, invece di aumentare l’energia termica del nucleo per contrastare il collasso spinto dalla gravità, andranno a dissociare i nuclei di Ferro in nuclei di Elio, facilitando ulteriormente la contrazione della struttura. Il risultato è essenzialmente un gigantesco nucleo la cui densità supera la densità nucleare di diverse volte.

A questo punto, il nucleo agisce come una molla rigida che immagazzina energia nella fase di compressione, per poi rimbalzare alla fine della fase di essa.

Appena fuori da esso, inizialmente si forma un’onda d’urto a causa dell’impatto tra il nucleo in fase di rimbalzo e la materia che continua a cadere (tutto questo visibile nella seguente figura, presa dall’ottimo articolo del 2002 di Stan Woosley, Alex Heger e T. A. Weaver).

L’impatto è supersonico!

Il nucleo in rimbalzo ha velocità positiva, il materiale in caduta è negativo, e tutto questo causa un urto super-elastico! (come i professionisti del tennis ci insegnano). Quest’onda d’urto, però, non avrebbe vita lunga senza un piccolo “aiutino” da parte dei neutrini che continuano ad essere emessi in ingente quantità dalle reazioni in continuo atto nel nucleo, i quali depositeranno un’enorme quantità di energia essenziale ad evitare lo “stallo” dello shock, che sarebbe inevitabile dopo appena un decimo di massa solare attraversata (piccola cosa visto che parliamo di stelle con massa pari a 15 o più masse solari) per via delle enormi dispersioni in gioco.

Invece, l’energia fornita dai neutrini eviterà tutto ciò, rendendo l’onda d’urto semplicemente travolgente, distruggendo come risultato l’intera stella tramite la liberazione di una quantità di energia in un solo secondo pari a quella di 100 miliardi di soli!

Insomma, un vero spettacolo, premesso che ce lo si goda da debita distanza.

Live di approfondimento: https://www.facebook.com/umbybattino/videos/1324546491073664/

Riferimenti:

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