Gli astronomi scoprono un terzo tipo di supernova | astronomia

Un team internazionale di astronomi ha scoperto la prima prova convincente di una supernova che cattura gli elettroni, che si ritiene sia sorta da massicce esplosioni di stelle massicce molto ravvicinate.

Immagine composita di Las Cumbres/Hubble della supernova a cattura di elettroni SN 2018zd (grande punto bianco a destra) e ospite della galassia starburst NGC 2146 (a sinistra). Credito immagine: NASA/ESA/Hubble/STScI/J. DePasquale, Osservatorio Las Cumbres.

“Una delle domande chiave in astronomia è confrontare come si sviluppano le stelle e come muoiono. Ci sono ancora molti collegamenti mancanti, quindi questo è molto eccitante”, ha affermato il professor Stefano Valenti, astronomo del Dipartimento di Fisica dell’Università della California, Davis.

Storicamente, c’erano due tipi principali di supernovae: le supernove termonucleari e le supernove con nucleo di ferro collassato.

un Supernova termonucleare È l’esplosione di una nana bianca dopo che ha acquisito materiale in un sistema stellare binario. Queste nane bianche sono i nuclei densi che rimangono dopo che una stella di piccola massa, una con circa 8 volte la massa del Sole, raggiunge la fine della sua vita.

a Collasso di supernova con nucleo di ferro Iron, una stella massiccia — più di 10 volte la massa del Sole — esaurisce il combustibile nucleare e il suo nucleo di ferro collassa, creando un buco nero o una stella di neutroni.

Primo aspettarsi Nel 1980 dall’astronomo dell’Università di Tokyo Dr. Kenichi Nomoto, la supernova a cattura di elettroni si trova al confine tra questi due tipi di supernova.

Gli astronomi hanno spiegato: “Mentre la gravità cerca sempre di schiacciare una stella, ciò che impedisce alla maggior parte delle stelle di collassare è la fusione continua o, nei nuclei in cui la fusione si è fermata, il fatto che non è possibile assemblare gli atomi più forti”.

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“In una supernova che cattura gli elettroni, alcuni degli elettroni nei nuclei di ossigeno, neon e magnesio dei loro nuclei atomici vengono scomposti in un processo chiamato cattura di elettroni”.

“Questa rimozione di elettroni fa sì che il nucleo della stella si pieghi sotto il suo stesso peso e collassi, risultando in una supernova che cattura l’elettrone”.

Nel nuovo studio, i ricercatori si sono concentrati su un evento di supernova chiamato SN 2018zd, scoperto il 2 marzo 2018.

Hanno scoperto che questo starburst ha molte proprietà insolite, alcune delle quali sono state viste per la prima volta in una supernova.

Ha aiutato il fatto che SN 2018zd fosse relativamente vicino – a soli 31 milioni di anni luce di distanza – nella periferia di NGC 2146, una galassia a spirale barrata nella costellazione di Camelopardalis.

Ciò ha permesso al team di esaminare le immagini d’archivio scattate prima dell’esplosione dal telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA e scoprire la probabile stella progenitrice prima che esplodesse.

Le osservazioni erano coerenti con un altro identificato di recente Stella del ramo gigante super-convergente (SAGB) nella Via Lattea, ma contrariamente ai modelli dei pianeti giganti rossi, che sono gli antenati delle supernove regolari che collassano nel nucleo di ferro.

Gli scienziati hanno esaminato tutti i dati pubblicati sulle supernovae e hanno scoperto che mentre alcuni avevano pochi indicatori attesi di supernove che catturano gli elettroni, solo SN 2018zd aveva tutti e sei i dati: un apparente predecessore SAGB, una forte perdita di massa pre-supernova, una stella anormale. Composizione chimica, debole esplosione, poca radioattività e un nucleo ricco di neutroni.

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Abbiamo iniziato chiedendo: ‘Cos’è questo strambo? “Poi abbiamo studiato ogni aspetto di SN 2018zd e ci siamo resi conto che potevano essere tutti spiegati in uno scenario di cattura di elettroni”, ha affermato Daiichi Hiramatsu, uno studente laureato presso il Dipartimento di Fisica dell’Università della California, l’Osservatorio di Santa Barbara e Las Cumbres.

Impressioni artistiche di una stella ramo gigante superchiusa (sinistra) e del suo nucleo (destra) costituito da ossigeno (O), neon (Ne) e magnesio (Mg);  La stella di ramo gigante super-convergente è lo stato finale delle stelle nell'intervallo di massa di circa 8-10 masse solari, il cui nucleo è alimentato a pressione da elettroni (e-);  Quando il nucleo diventa sufficientemente denso, il neon e il magnesio iniziano a divorare gli elettroni (le cosiddette reazioni di cattura degli elettroni), che riducono la pressione del nucleo e portano all'esplosione di una supernova.  Credito immagine: S. Wilkinson, Osservatorio di Las Cumbres.

Impressioni artistiche di una stella ramo gigante superchiusa (sinistra) e del suo nucleo (destra) costituito da ossigeno (O), neon (Ne) e magnesio (Mg); La stella di ramo gigante super-convergente è lo stato finale delle stelle nell’intervallo di massa di circa 8-10 masse solari, il cui nucleo è alimentato a pressione da elettroni (e-); Quando il nucleo diventa sufficientemente denso, il neon e il magnesio iniziano a divorare gli elettroni (le cosiddette reazioni di cattura degli elettroni), che riducono la pressione del nucleo e portano all’esplosione di una supernova. Credito immagine: S. Wilkinson, Osservatorio di Las Cumbres.

Questa scoperta fa luce anche su alcuni misteri SN 1054, la famosa supernova Evento Nella Via Lattea nel 1054 d.C.

Secondo i registri cinesi, l’esplosione è stata così brillante da poter essere vista di giorno per 23 giorni e di notte per circa due anni. Il residuo risultante – Nebulosa del Granchio È stato studiato nei minimi dettagli.

SN 1054 era in precedenza il miglior candidato per una supernova che cattura gli elettroni, ma questo non è stato certo in parte perché l’esplosione è avvenuta quasi mille anni fa.

La nuova scoperta aumenta la fiducia che l’evento sia stato una supernova che cattura gli elettroni.

“Sono molto soddisfatto della scoperta della supernova che cattura gli elettroni, che io ei miei colleghi ci aspettavamo 40 anni fa per essere associata alla Nebulosa del Granchio”, ha affermato il dott. Nomoto.

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“Questo è un ottimo caso per combinare osservazioni e teoria”.

Il gruppo carta È stato pubblicato sulla rivista astronomia naturale.

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Dott.. Hiramatsu e altri. L’origine della cattura di elettroni dalla supernova 2018zd. Nat Astron, pubblicato online il 28 giugno 2021; doi: 10.1038/s41550-021-01384-2

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