I dettagli di uno studio molto recente pubblicato su”Monthly Notices of the Royal Astronomical Society”, riguardante la nucleosintesi di elementi pesanti nelle supernovae Ia

Su scala cosmica, la nucleosintesi è un termine coniato per indicare i processi attraverso i quali vengono sintetizzati i nuclei atomici. La nucleosintesi svolge un ruolo chiave nello studio di come la materia primordiale viene trasformata nelle abbondanze osservate negli oggetti astronomici che oggi osserviamo. In particolare, l’origine degli elementi di massa atomica compresa tra il ferro e l’uranio rappresenta uno dei quesiti ancora oggi principali della ricerca astronomica. Sappiamo che quasi meta` di loro sono formati nelle fasi avanzate delle stelle di massa piccola/intermedia attraverso (ovvero che NON esplodono come supernovae), mentre un’altra fetta sostanziosa arriva da eventi piu` esplosivi, come la fusione di stelle di neutroni. In entrambi questi casi, gli elementi oltre il ferro vengono sintetizzati da una serie di catture di neutroni, i quali non risentono della repulsione coulombiana, e soprattutto abbiamo anche solidi dati osservativi riguardo la loro produzione in questi oggetti stellari. C’e` pero` anche una classe di 30 isotopi ricchi di protoni (o poveri di neutroni, vedete voi), dal selenio-74 al mercurio-196, chiamati “isotopi-p”, la cui origine rappresenta un mistero da ormai quasi 70 anni. Possimo misurarne la loro abbondanza nella materia che compone il nostro stesso Sole, ma abbiamo sempre avuto difficolta` nel trovare una o piu` sorgenti in grado di spiegarne l’origine nei tempi antecedenti la formazione del nostro Sistema Solare. Con questo lavoro ho quindi cercato di fare un po’ di luce, considerando il caso delle supernovae Ia, con risultati parecchio interessanti.

Nuovi risultati

Sembra che le supernovae Ia possano essere le principali responsabili della produzione di una buona fetta degli isotopi-p, in particolare dal rutenio-98 in su. Questo e’ molto importante, in quanto se da un lato era gia’ risaputo che gli isotopi-p piu’ leggeri, dal selenio-74 allo stronzio-84, possono essere prodotti in modo molto efficiente nelle supernovae da stelle massicce, rimaneva ancora sconosciuta la fonte di quelli piu’ pesanti, che pero’ oggi osserviamo nel nostro Sistema Solare, e per tanto devono essere necessariamente spiegati.

Immagine dell’ Hubble Space Telescope della Supernova 1a 1994D (SN1994D) nella galassia NGC 4526 (SN 1994D e` il pallino luminoso in basso a sinistra).

Con questo lavoro viene fatta un po’ di luce su questo mistero, dove pero’ il lavoro resta ancora tanto. Le supernovae Ia possono infatti esplodere in doversi modi, a seconda del tipo di sistema stellare che le origina. In questo caso si e’ dimostrato che gli isotopi-p possono essere formati abbondantemente se la nana bianca che genera l’esplosione accresce materia da una compagna piu’ giovane. Ma questo e’ solo una delle via attraverso la quale si arriva all’esplosione di una supernova Ia, che puo’ ad esempio verificarsi anche come conseguenza della fusione di due nane bianche. Sarebbe possibule sintetizzare gli isotopi-p anche in quel caso? E se non lo fosse, le supernovae Ia da una sola nana bianca in accrescimento dalla compagna, sono abbastanza frequenti da spiegare la composizione chimica del Sistema Solare che osserviamo oggi? Tutte domande ancora aperte, a cui pero’ presto daremo risposta.

Fonti:

  • Battino et al.; 2020. Accettato per la pubblicazione su “Monthly Notices of the Royal Astronomical Society” –> https://arxiv.org/abs/2007.13677
  • Travaglio et al.; The Astrophysical Journal, 739:93 (19pp), 2011
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