Di calcio, solitaria y final

Amanti del formaggio, ringraziate le supernove. In particolare quelle più abbandonate e sole, quelle che vivono – o meglio, muoiono – alla periferia estrema delle galassie. Perché è da lì che proviene la grande maggioranza del calcio prodotto nel nostro universo. Già, perché se è vero che i nuclei di tutti gli elementi pesanti (dal carbonio in su) vengono sintetizzati nel cuore delle stelle e durante i processi di nucleosintesi esplosiva, è soprattutto durante una particolare categoria di fenomeni esplosivi di supernove, detti appunto “transienti ricchi di calcio”, che viene espulso materiale composto in gran parte proprio dalla preziosa sostanza (gastronomicamente e biologicamente parlando). Addirittura fino alla metà, quando in una normale supernova il calcio non rappresenta che una piccola frazione degli elementi prodotti.

Ma perché il calcio dovrebbe formarsi, di preferenza, proprio nelle più sperdute regioni del cosmo? E che ci fanno quelle supernove a decine di migliaia di anni luce di distanza dalle loro galassie d’origine? La risposta a entrambe le domande, dice ora un team di astrofisici dell’Università di Warwick (UK) guidato da Joseph Lyman, potrebbe celarsi nell’identità dei progenitori di queste particolari supernove: figlie dell’unione – o meglio, della collisione – fra una nana bianca una stella di neutroni, espulse lontano dal luogo di nascita.

Questa, almeno, l’ipotesi illustrata nello studio in corso di pubblicazione su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Ipotesi alla quale Lyman e colleghi sono giunti dopo aver analizzato, con osservazioni dal Very Large Telescope dell’ESO e dal telescopio spaziale Hubble di NASA ed ESA, i residui delle esplosioni di alcune fra queste supernove. Analisi che ha consentito agli astrofisici di escludere alcune spiegazioni. Per esempio, che le supernove, più che essere così lontane dalla propria galassia, potessero in realtà far parte di altre galassie, magari nane, o di ammassi stellari globulari. Oppure che l’abbondanza di calcio fosse conseguenza del collasso d’una stella massiccia che, in un sistema binario, sta cedendo materia alla propria compagna.

Le osservazioni hanno però anche messo in evidenza un’affinità fra le esplosioni di queste supernove e una classe particolare di lampi di raggi gamma, quelli a bassa durata (short-duration gamma ray bursts, SGRB). Generati dalla collisione fra due stelle di neutroni, o da una stella di neutroni e un buco nero, anche gli SGRB hanno la peculiarità di risiedere in regioni disabitate. Certo, con due stelle di neutroni – o peggio ancora con una stella di neutroni e un buco nero – di formaggio se ne fa poco: tutto quel calcio, in altre parole, non può certo provenire da un lampo di raggio gamma. Ma la somiglianza fra i due fenomeni ha messo la pulce nell’orecchio agli astrofisici di Warwick, portandoli infine a ipotizzare una supernova frutto dello scontro fra una stella di neutroni e una nana bianca: la prima giustificherebbe il trasferimento in una posizione remota, la seconda la presenza di calcio.

«La nostra ipotesi è che si tratti di sistemi espulsi dalla propria galassia. Uno scenario, questo, per il quale un buon candidato», spiega Lyman parlando dei fenomeni all’origine dei transienti con abbondanza di calcio, «sarebbe proprio un sistema binario con una nana bianca e una stella di neutroni. La stella di neutroni si forma quando una stella massiccia esplode come supernova. Il processo che porta all’esplosione della supernova fa sì che la stella di neutroni venga come scalciata via a velocità molto elevate, nell’ordine delle centinaia di chilometri al secondo. A queste velocità, il sistema binario può arrivare a sfuggire alla propria galassia. E se la coppia sopravvive alla “pedata”, la nana bianca e la stella di neutroni arrivano a fondersi, dando origine al transiente esplosivo».

Insomma, un dramma in due atti che, oltre a fornirci l’elemento chiave per ossa e denti, dovrebbe dare origine a lampi di raggi gamma altamente energetici e a onde gravitazionali potenzialmente rilevabili dai futuri esperimenti, notano infine gli autori dell’articolo. Suggerendo dunque di tenere sott’occhio questi fenomeni anche per continuare a far luce sulle più solitarie fra le supernove.

Per saperne di più:

• Leggi l’articolo “The progenitors of calcium-rich transients are not formed in situ” di Joe Lyman, Andrew Levan, Ross Church, Melvyn Davies e Nial Tanvir

Fonte: Media INAF | Scritto da Marco Malaspina