Secondo un nuovo studio le supernove nane nere, ultime esplosioni abbaglianti, preannunceranno l’oscurità eterna dell’Universo

Alla fine dell’Universo, molto tempo la morte delle ultime stelle, potrebbe esserci un’ultima serie di esplosioni. Chiamate supernove nane nere, queste esplosioni abbaglianti preannunceranno l’oscurità eterna dell’Universo, suggerisce un nuovo studio. Queste supernove proposte sono un’ulteriore categoria. Le supernove nane nere potrebbero essere gli ultimi eventi che accadranno nell’Universo (a quel punto sarà un luogo in gran parte vuoto con una temperatura si avvicina allo zero assoluto). 

La vita e la morte delle stelle è determinata dalla loro massa. Quelli grandi 10 o più volte la massa del Sole esplodono come supernove e possono diventare buchi neri. Ma quelle più piccole, che non producono elementi più pesanti (ossigeno, neon, magnesio) attraverso la fusione nucleare nel loro nucleo, finiscono la loro vita come piccoli gusci densi di stelle conosciute come nane bianche. Con il passare del tempo (trilioni di anni), si attenueranno e si trasformeranno in oggetti congelati e privi di luce noti come nane nere.

Supernova
Il resto della supernova di Keplero (Supernova 1604). Credit: NASA / CXC / Univ of Texas at Arlington / M. Millard et al.

Lo studio

Un nuovo articolo, che sarà pubblicato sulla rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society , descrive come queste nane nere possono rilasciare gli ultimi frammenti di luce nell’Universo esplodendo come supernove. Le supernove nane nere si formerebbero attraverso un processo quantistico noto come fusione picnonucleare (reazione nucleare di fusione che avvenga a temperatura non altissima, ma in un gas molto denso, 105-108 volte la densità dello stato solido normale). Le stelle sono normalmente alimentate dalla fusione termonucleare, dove alte temperature e pressioni superano la naturale repulsione elettrica dei nuclei atomici, consentendo agli atomi di fondersi in nuovi elementi più pesanti.

Rappresentazione artistica di una nana nera

La fusione picnonucleare

Ma nella fusione picnonucleare, il tunneling quantistico consente ai nuclei atomici di avvicinarsi l’uno all’altro più di quanto farebbero normalmente (ciò avviene anche nel Sole ad esempio). La fusione picnonucleare può quindi trasformare molto lentamente gli elementi della nana bianca in ferro, l’ultimo elemento che può essere creato dalla fusione.  “Queste reazioni richiedono un tempo estremamente lungo“, ha detto l’autore dello studio Matt Caplan, fisico teorico presso l’Illinois State University. “Potresti aspettare un milione di anni e non vedere una sola reazione di fusione in una nana nera.” In confronto, il Sole fonde più di 10^38 protoni al secondo. Per avere ferro mediante fusione picnonucleare per una nana nera ci vorrebbero tra i 10^1.100 e 10^32.000 anni.”Queste scale temporali sono enormi“, ha detto Fred Adams, astrofisico presso l’Università del Michigan.

Supernova
Immagine composita di SN 1987a, osservata da ALMA (in rosso), da HST (in verde), e da Chandra (in blu). Credit: ESO

Una volta che la nana nera sarà composta per lo più da ferro, verrà schiacciata dalla sua stessa massa. Questo collasso, la supernova, innescherebbe un’enorme implosione: verrebbero espulsi gli strati esterni della nana nera rimanente. Nelle stelle più grandi, questo accumulo di ferro è anche ciò che porta alle più comuni cosiddette supernove a collasso nucleare (supernovae di tipo II). Le supernove nane nere, tuttavia, si verificherebbero solo nelle stelle nane nere con masse comprese tra 1,16 e 1,35 volte quella del Sole. Le stelle nane nere sono a loro volta create da stelle che inizialmente hanno una massa da sei a dieci volte quella del Sole. In effetti, queste stelle costituiscono circa l’1% di tutte le stelle oggi, e Caplan stima che ci saranno circa un miliardo di trilioni (10^21) di queste supernove prima della fine dell’Universo.

Rappresentazione artistica di una Supernova
Ultimi bagliori di luce

Poiché le nane nere hanno masse piuttosto basse, le supernove delle nane nere sarebbero probabilmente meno luminose di quelle che si verificano nell’Universo attuale, ma comunque spettacolari in un Universo altrimenti nero come la pece. Dopo questi ultimi rantoli di luce, niente nell’Universo potrà esplodere o brillare. 

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