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Perchè le supernovae collassano...

NOTIZIE SCIENTIFICHE

ASTRONOMIA

Neon che "mangia" elettroni nel nucleo delle stelle può provocare

collasso e supernova

4 Aprile 2020 Spazio e astronomia(a) Un nucleo stellare contiene ossigeno, neon e magnesio.

Una volta che la densità del nucleo diventa abbastanza alta, (b)

il magnesio e il neon iniziano a mangiare elettroni e indurre un collasso.

(c) Quindi la combustione dell'ossigeno viene innescata e produce

nuclei del gruppo ferro e protoni liberi, che mangiano sempre più

elettroni per promuovere un ulteriore collasso del nucleo. (d)

Infine, il nucleo collassante diventa una stella di neutroni al centro

e lo strato esterno esplode per produrre una supernova (credito: 

Doi: 0.3847/1538-4357/ab4b4b)

Cercando di capire come le stelle con una massa compresa tra 8 e

10 masse solari collassano, nella fase finale della propria esistenza,

su loro stesse trasformandosi in stelle di neutroni e producendo una

supernova, un team di ricercatori internazionale è giunto alla conclu-

sione che il processo può avvenire grazie ad un particolare fenomeno

che coinvolge il neon.

Questo gas, all'interno di una stella, può infatti arrivare a consumare

gli elettroni nel nucleo, un processo denominato "cattura elettronica".

Questo fenomeno fa collassare la stella facendola diventare più piccola

in dimensioni e trasformandola sostanzialmente in una stella di neutroni,

fenomeno che poi produce l'intensa esplosione che conosciamo come

"supernova".

La gamma delle stelle con una massa compresa tra 8 e 10 volte la massa

del Sole è una gamma importante perché fa da "confine" tra le stelle che

collassano trasformandosi in stelle di neutroni producendo una supernova

e stelle (quelle con una massa più piccola di tale limite) che collassano

diventando però solo nane bianche e senza produrre alcun esplosione.

Quando una stella comincia ad avere una massa tra 8 e 10 volte quella

del Sole, comincia a formarsi nel nucleo un composto di ossigeno,

magnesio e neon.

Lo stesso nucleo è di solito ricco di elettroni degeneri, sostanzialmente

un'enorme massa di elettroni in uno spazio denso con un alto livello

energetico che sostengono il nucleo contro la forza di gravità che tende

a far collassare la stella.

Quando la densità del nucleo, però, supera un certo livello, un limite

denominato di Chandrasekhar, gli elettroni cominciano ad essere

consumati dal magnesio e poi dal neon, un processo denominato cattura

degli elettroni".

Il team di ricercatori ha studiato questo processo in dettaglio in una stella

con una massa solare di 8,4 eseguendo soprattutto simulazioni al computer.

Hanno simulato l'evoluzione del nucleo di questa stella la cui gravità può

restare per un certo periodo in "equilibrio" grazie alla pressione degli

elettroni degeneri che agiscono contro la gravità della stella che tende a

collassare.

Tuttavia la stessa simulazione mostra che quando il magnesio e soprattutto

il neon cominciano a catturare gli elettroni, questi ultimi diminuiscono

e il nucleo tende a restringersi rapidamente.

Il collasso forma una stella di neutroni e provoca l'esplosione di una

supernova.
Una supernova di questo tipo, che avviene grazie al fenomeno di "cattura

degli elettroni", può tra l'altro spiegare le caratteristiche della supernova

registrata nel lontano anno 1054 che poi formò la Nebulosa del Granchio.