STELLA COMPAGNA O VENTO STELLARE?

Tutte le strade che portano alla supernova

La perdita di strati di plasma – idrogeno o elio – che precede l’esplosione di una stella può essere dovuta a diversi processi: allo “scippo” da parte di una stella compagna, alla “fuga” sotto forma di vento stellare, ma anche ai due meccanismi insieme, come illustra uno studio pubblicato su Nature Astronomy

Una stella massiccia, alla fine della sua evoluzione, diventa una supergigante rossa e infine esplode come una supernova. Se fa parte di un sistema binario, la stella compagna può rimuovere l’idrogeno degli strati più esterni (dando origine a una supernova di tipo IIb / Ib), e per una stella più massiccia entra in azione anche il vento stellare, che espelle lo anche strato di elio rimanente (dando origine a una supernova di tipo Ic).  Crediti: Keiichi Maeda

Uno studio giapponese, pubblicato la settimana scorsa su Nature Astronomy, analizza le interazioni – all’interno di sistemi binari – tra le stelle massicce e le loro compagne durante le esplosioni di supernova che avvengono alla fine della loro vita, individuando un “processo ibrido” finora inedito.

Non ci avete capito nulla? Bene, allora, prima di entrare nel vivo, facciamo un breve ripasso sulla vita delle stelle. Le stelle sono corpi celesti che brillano di luce propria grazie al fatto che nascono per aggregazione gravitazionale di polveri e gas (principalmente idrogeno) intorno a un nucleo che, raggiunta una certa massa critica, si accende, come la capocchia di un fiammifero. La nuova stella comincia dunque a bruciare dissipando e distribuendo energia tutto intorno a sé per un periodo ricco e tranquillo chiamato sequenza principale, che corrisponde al 90 per cento della propria vita. Infine, quando l’idrogeno scarseggia, l’astro diventa instabile per via di collassi gravitazionali del nucleo che, contemporaneamente, fanno gonfiare la stella espellendo i materiali esterni (sempre in maggioranza idrogeno) sotto forma di vento stellare.

È l’inizio della fine. Una fine la cui sceneggiatura è decisa da un fattore fondamentale: la massa. La durata della vita delle stelle e le enormi forze in gioco nella loro fine cambiano radicalmente proprio in base alla loro massa, che può variare da circa un decimo di quella del Sole fino a circa duecento masse solari. Oltre questa massa non vi sono le condizioni per tenere insieme la materia, mentre, dall’altra parte, non vi sono le condizioni per l’accensione della stella, che diventa poco più di un pianeta gigantesco.

Le stelle che hanno una massa eccedente le otto masse solari – le cosiddette “stelle massicce” – sono sufficientemente grandi da poter terminare le loro vite nel modo più spettacolare possibile: le esplosioni di supernove. Queste ultime possono essere classificate in diversi modi (Tipo I o Tipo II) a seconda della presenza o meno di idrogeno, elio o altri elementi riscontrabili tramite spettroscopia.

E proprio le stelle massicce, e in particolare quelle in sistemi binari – oltre la metà delle stelle conosciute sono sistemi binari – sono i protagonisti del nuovo studio, guidato da Qiliang Fang dell’Università di Kyoto (Giappone). Nei sistemi binari le stelle massicce sono spesso accompagnate da una stella più piccola che interagisce e condiziona l’evoluzione della “sorella maggiore” nei suoi ultimi momenti di vita.

Lo studio analizza come la presenza della compagna possa consumare gli strati esterni della supergigante, che è ricca di idrogeno. «L’interazione binaria», spiega uno dei coautori dello studio, Hanindyo Kuncarayakti, dell’Università di Torku (Finlandia), «può rimuovere – parzialmente o completamente – lo strato di idrogeno della stella».

La perdita di una porzione significativa – a causa della presenza della stella compagna – del suo strato di idrogeno porta a un’esplosione che mostra le caratteristiche tipiche di una supernova di tipo Ib o IIb.

Per stelle più massicce, invece, l’esplosione avviene a seguito della perdita dello strato di elio: in questo caso, di parla di supernove di tipo Ic, e un ruolo determinante è giocato dai venti stellari: imponenti flussi di particelle energetiche in grado di portar via anche lo strato di elio che si trova al di sotto di quello di idrogeno. Un processo nel quale l’interazione gravitazionale con un’eventuale stella compagna avrebbe un ruolo marginale. L’importanza del ruolo dei venti stellari nell’esplosione dipende dunque dalla massa iniziale della stella: solo se è al di sopra di un certo livello di massa i venti stellari avranno un ruolo chiave.

Le osservazioni del gruppo di ricerca si concentrano sul cosiddetto meccanismo ibrido: un processo complesso, nel quale la stella maggiore potrebbe gradualmente perdere parte della sua massa sia per la gravità esercitata dalla sorella minore sia attraverso i venti stellari. Un modello che tiene, dunque, conto dell’interazione fra più fattori nella determinazione del tipo di supernova osservato al termine dell’evoluzione delle stelle massicce.

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