Astronomi russi e stranieri hanno scoperto una stella "carbonio" estremamente insolita nella costellazione di Cassiopea, che è sorta diverse decine di migliaia di anni fa come risultato della fusione di grandi nane bianche. Nel prossimo futuro, esploderà e si trasformerà in una pulsar, secondo un articolo della rivista Nature Astronomy.
Le nane bianche sono i resti di vecchie stelle "bruciate" di piccola massa, prive delle proprie fonti di energia. Le nane bianche compaiono nella fase finale dell'evoluzione delle stelle con una massa che non supera la massa solare di oltre 10 volte. Alla fine, anche la nostra stella si trasformerà in una nana bianca.
Gli astrofisici sono interessati a queste "stelle morte" per diversi motivi. In primo luogo, sono i progenitori delle supernove di tipo I, che consentono stime molto accurate delle distanze nello spazio. In secondo luogo, sono costituiti da materia esotica superdensa, le cui proprietà e struttura gli scienziati non hanno ancora compreso appieno.
La risposta a questa domanda è importante perché determina cosa dovrebbe accadere quando le nane bianche si fondono. Ora gli scienziati ritengono che se la massa combinata di due luminari anziani supera il cosiddetto limite di Chandrasekhar, che è 1,4 volte la massa del Sole, il prodotto della loro fusione diventa instabile e si trasforma in un diverso tipo di oggetto.
A seconda della velocità e di altri parametri della fusione, questo processo può generare sia una potente esplosione termonucleare, sia un'esplosione di supernova di tipo I, o portare alla formazione di una stella di neutroni.
Per molto tempo, gli scienziati hanno creduto che la fusione di tutte le grandi nane bianche, la cui massa supera significativamente il limite di Chandrasekhar, è quasi garantita per finire in un'esplosione di supernova. La fede in questa idea è andata in frantumi nel 2003, quando gli astronomi degli Stati Uniti e del Canada hanno registrato un lampo estremamente insolito nel cielo. Aveva tutte le caratteristiche di una supernova del primo tipo, ma allo stesso tempo era generata da un oggetto la cui massa superava la massa solare almeno due volte.
La sua scoperta provocò molte polemiche, poiché le teorie che esistevano a quel tempo non potevano spiegare non il meccanismo della sua nascita, e l'esistenza stessa di un tale focolaio contraddiceva l'idea consolidata che tutte le supernove del primo tipo hanno lo stesso potere e altre proprietà legate al limite di Chandrasekhar.
Gvaramadze ei suoi colleghi hanno scoperto una stella molto insolita, la cui esistenza supporta una delle spiegazioni di come l'esplosione del 2003 e diverse altre supernove di potenza anomala registrate negli anni successivi potrebbero essersi verificate.
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Inizialmente, come spiegano gli astronomi, non cercavano nane bianche e tracce delle loro collisioni, ma nebulose che compaiono nelle vicinanze di grandi stelle invecchiate nelle ultime fasi della loro vita. Per fare ciò, gli scienziati hanno studiato le immagini del cielo notturno scattate dal telescopio orbitante a infrarossi WISE e da altri osservatori di questo tipo.
La loro attenzione fu attratta da una piccola nebulosa J005311, situata a circa 10mila anni da noi in direzione della costellazione di Cassiopea. Quando Gvaramadze e il suo team hanno cercato di trovare la stella madre usando il telescopio BTA presso l'Osservatorio Astrofisico Speciale di Nizhny Arkhyz, hanno avuto una sorpresa.
Al centro di questa nebulosa viveva una stella estremamente insolita, esternamente simile alle cosiddette stelle di Wolf-Rayet, le stelle più irrequiete e di breve durata dell'universo. Come i suoi presunti "cugini", la stella al centro di J005311 era incredibilmente calda - la sua temperatura superficiale superava i 200mila Kelvin. Allo stesso tempo, ha gettato enormi quantità di gas nell'ambiente, accelerandolo fino a 16mila chilometri al secondo, ovvero il 5% della velocità della luce.
D'altra parte, era circa quattro volte più debole anche delle più modeste stelle di Wolf-Rayet, ma il suo spettro era completamente diverso anche dalle forme più attive di tali stelle. Inoltre, il suo interno era quasi interamente composto da due elementi: ossigeno e carbonio, mentre l'idrogeno e l'elio erano completamente assenti all'interno del J005311 e nel suo velo di gas.
Queste incongruenze hanno fatto sì che gli scienziati si chiedessero come fosse nato un tale oggetto. Riferendosi al famoso diagramma di Hertzsprung-Russell, astronomi russi e stranieri hanno notato che le stelle formatesi a seguito della fusione di grandi nane bianche dovrebbero avere proprietà simili.
I teorici, come notano i ricercatori, hanno predetto da tempo l'esistenza di tali oggetti, la cui massa è notevolmente superiore al limite di Chandrasekhar, ma fino ad ora nessuno li ha trovati.
Come mostrato da questi calcoli, tali oggetti superpesanti possono formarsi se le viscere delle nane bianche vengono riscaldate abbastanza rapidamente durante la loro fusione. In questo caso, il carbonio avrà il tempo di "accendersi" nelle viscere della nuova stella anche prima che sia fortemente compresso.
Questo fermerà l'esplosione termonucleare, genererà una piccola nebulosa di ossigeno incandescente e neon, e al suo interno apparirà un oggetto superhot unico, che vivrà per diverse decine di migliaia di anni. Dopo che la stella "rinata" avrà esaurito tutte le sue riserve di carbonio e ossigeno, si contrarrà ancora di più, portando alla nascita di una debole supernova e di una piccola stella di neutroni.
Come mostrano i calcoli di Gvaramadze e dei suoi colleghi, ciò dovrebbe accadere in un futuro molto prossimo. J005311 ha ora circa 16 mila anni, il che significa che è nelle ultime fasi della sua "nuova vita". È possibile che l'umanità assisterà a questo evento epocale, concludono gli scienziati.
