L’ultima fase delle stelle e il fenomeno delle supernove di tipo Ia
Quando una stella giunge al termine del proprio ciclo vitale, il destino più comune è quello di trasformarsi in una nana bianca, ovvero un corpo celeste denso e compatto, costituito principalmente da carbonio e ossigeno, che si raffredda gradualmente per miliardi di anni. Questo processo rappresenta l’epilogo naturale per la maggior parte delle stelle della Via Lattea, compreso il nostro Sole. Tuttavia, in specifiche condizioni, questa quiete apparente può essere turbata da eventi catastrofici capaci di sprigionare una quantità di energia immensa.
Le nane bianche che fanno parte di un sistema binario, ossia un sistema stellare formato da due astri in orbita reciproca, possono accrescere la loro massa attirando gas dalla stella compagna. Quando la massa della nana bianca supera il cosiddetto limite di Chandrasekhar, pari a circa 1,4 volte la massa solare, l’astro diviene instabile e innesca una gigantesca esplosione termonucleare, nota come supernova di tipo Ia. Tali deflagrazioni cosmiche, per la loro luminosità prevedibile, sono impiegate dagli astrofisici come strumenti di misurazione delle distanze cosmiche e hanno avuto un ruolo cruciale nella scoperta dell’accelerazione dell’espansione dell’universo attribuita alla misteriosa energia oscura.
Osservatorio Palomar e la raccolta di 4.000 esplosioni stellari
Nuovi studi, condotti nell’ambito dell’indagine astronomica Zwicky Transient Facility (ZTF), attiva presso il Palomar Observatory nella Contea di San Diego, hanno offerto uno sguardo inedito sulla varietà di meccanismi con cui una nana bianca può andare incontro a una fine esplosiva. I risultati, pubblicati in una raccolta speciale sulla rivista Astronomy & Astrophysics, documentano oltre 4.000 esplosioni stellari osservate nell’universo profondo. Questo ampio archivio di eventi rappresenta il campione più esteso mai analizzato in tale ambito e costituisce una risorsa senza precedenti per gli scienziati impegnati nello studio dell’evoluzione stellare e delle proprietà dell’energia oscura.
Le sofisticate capacità osservative dello strumento ZTF hanno consentito di individuare fenomeni estremamente deboli, fino a un milione di volte meno luminosi rispetto agli astri visibili a occhio nudo. La professoressa Kate Maguire del Trinity College di Dublino, tra i principali ricercatori coinvolti, ha sottolineato come questa mole di dati abbia rivelato una varietà di esplosioni inattesa rispetto alle ipotesi precedenti.
Collisioni stellari e “cannibalismo cosmico”: la diversità degli eventi esplosivi
Uno degli aspetti più sorprendenti emersi dall’analisi delle 4.000 supernove riguarda l’estrema diversità dei processi che conducono alla distruzione di una nana bianca. Le osservazioni hanno evidenziato situazioni in cui due stelle collidono, fondendosi in un’unica massa instabile che in breve tempo detona. Altri casi hanno mostrato episodi di quello che gli scienziati chiamano “cannibalismo stellare”, ossia il fenomeno in cui una nana bianca sottrae progressivamente materia dalla stella compagna fino a farla collassare, dando origine all’esplosione.
La luminosità di queste deflagrazioni varia in maniera significativa: alcune risultano appena percettibili, mentre altre brillano con un’intensità tale da restare visibili per mesi o addirittura anni. Questa gamma di luminosità ha indotto gli studiosi a riconsiderare l’idea tradizionale delle supernove di tipo Ia come “candele standard”. L’evidente eterogeneità degli eventi suggerisce, infatti, che le differenze nella massa iniziale, nella composizione e nella modalità di accrescimento influenzino in modo sostanziale la brillantezza dell’esplosione, rendendo necessario affinare i metodi di misurazione delle distanze cosmiche.
L’enigma dell’energia oscura e il futuro delle indagini cosmologiche
La scoperta che le supernove di tipo Ia non sono fenomeni così uniformi come si riteneva apre nuove prospettive per la comprensione dell’energia oscura, quella forza misteriosa che costituisce circa il 70% dell’intero universo e che sarebbe responsabile dell’accelerazione dell’espansione cosmica. Le anomalie osservate potrebbero infatti implicare che le stime precedenti basate sulle supernove di tipo Ia siano state influenzate da una sottovalutazione della complessità dei meccanismi esplosivi.
Gli astrofisici ritengono che perfezionare la classificazione delle supernove e individuare con maggiore precisione le caratteristiche delle varie esplosioni consentirà di affinare i modelli cosmologici e di comprendere meglio il comportamento dell’energia oscura. Gli strumenti osservativi di nuova generazione, come il telescopio Vera C. Rubin Observatory in costruzione in Cile, saranno determinanti per ampliare ulteriormente la statistica delle esplosioni stellari e consolidare le informazioni ottenute dallo Zwicky Transient Facility.
Un cielo in continuo mutamento: il valore delle osservazioni transitorie
La ricerca condotta presso il Palomar Observatory evidenzia quanto il cielo notturno sia costantemente attraversato da eventi transitori di straordinaria potenza, spesso inosservati fino all’avvento di strumenti capaci di monitorare sistematicamente vaste porzioni della sfera celeste. La sorveglianza continua di fenomeni come le supernove di tipo Ia, le stelle variabili e le collisioni stellari fornisce non solo dati cruciali per la cosmologia, ma arricchisce anche la conoscenza dell’intero ciclo vitale delle stelle e dei processi di formazione e distruzione che modellano l’universo visibile.
La professoressa Kate Maguire, riferendosi ai risultati di ZTF, ha osservato come questa indagine abbia “svelato un livello di complessità nelle esplosioni di nane bianche che non immaginavamo, con eventi che spaziano da esplosioni appena rilevabili fino a esplosioni straordinariamente brillanti visibili per mesi”. Questa variabilità pone nuove domande e offre agli studiosi stimoli per ridefinire le basi delle attuali teorie cosmologiche.
Con strumenti sempre più potenti e campagne osservative su larga scala, l’astronomia moderna continua a svelare la straordinaria dinamicità e imprevedibilità dello spazio profondo, avvicinando la scienza alla decifrazione dei segreti custoditi dalla materia oscura e dall’energia oscura, le due componenti invisibili che sembrano dominare l’equilibrio dell’universo.
