Un sistema stellare a forma di lacrima che esploderà in supernova

Sfruttando il Keck W.M. Observatory su Maunakea, nelle isole Hawaii, un team di ricercatori guidato dall’Università di Warwick ha avvistato un sistema binario molto particolare a circa 1500 anni luce da qui. Una delle due stelle morenti che lo costituiscono è una stella a forma di lacrima. Tale aspetto è causato dalla sua compagna, un’enorme nana bianca che la distorce con la sua intensa attrazione gravitazionale.

Gli astronomi prevedono che tale nana bianca sarà anche il catalizzatore di una supernova che consumerà entrambi i componenti del sistema binario. Questo rende il sistema HD265435 uno dei pochissimi sistemi stellari scoperti in cui un giorno la nana bianca si riaccenderà prima di esplodere.

Il sistema HD265435: la nana bianca e la subnana a forma di lacrima

Il sistema binario HD265435 è composto da due stelle particolari:

• una nana bianca, con la massa pari a quella del nostro Sole ma di raggio poco più piccolo di quello della Terra. Le nane bianche sono oggetti molto compatti, estremamente densi e costituiti da materia degenere, stelle morenti che hanno esaurito il carburante e sono collassate su se stesse.
• una stella subnana calda, grande poco più di 0.6 volte il nostro Sole. Le subnane calde si formano dopo che una gigante rossa in fin di vita perde gli strati esterni ricchi d’Idrogeno prima che il nucleo inizi a fondere l’Elio in Carbonio e Ossigeno, un fenomeno ancora non del tutto chiaro.

Le due stelle stanno orbitando l’una attorno all’altra alla vertiginosa velocità di circa 100 minuti per orbita. La grandezza della nana bianca fa sì che la sua intensa forza di gravità deformi la subnana calda, producendo la caratteristica forma a lacrima registrata dai ricercatori.

Il sistema binario esploderà in supernova

Dalle osservazioni gli astronomi hanno confermato che le due stelle sono nelle prime fasi di una spirale che terminerà in una supernova di tipo Ia. Questo evento catastrofico è tanto raro quanto importante, perché aiuta a determinare quanto velocemente l’Universo si sta espandendo.

Sfruttando i dati del Transiting Exoplanet Survey Satellite della NASA, il team è stato in grado di osservare la subnana calda e di tracciare come la sua luminosità varia nel tempo. I risultati erano compatibili con la presenza di un vicino oggetto massivo che distorce la stella in una forma a goccia. Gli astronomi hanno perciò usato il Palomar Observatory e lo spettrografo ESI (Echellette Spectrograph and Imager) istallato sul Keck Observatory per misurare la velocità radiale e la velocità di radiazione della subnana calda. Questi dati hanno permesso di ricavare le masse delle due componenti del sistema binario e hanno dimostrato che la sua fine sarà una supernova di tipo Ia. Infatti il sistema supera il limite di massa di Chandrasekhar, rendendo HD256435 una delle pochissime supernovae Ia di cui conosciamo i progenitori.

I modelli teorici prodotti per questa ricerca prevedono che la tragica fine del sistema avverrà tra circa 70 milioni di anni. Prima che ciò accada, la subnana si contrarrà fino a diventare anch’essa una nana bianca e infine si fonderà con la compagna.

L’importanza delle supernovae di tipo Ia

Le supernovae di tipo Ia si verificano generalmente quando il nucleo di una nana bianca si riaccende e provoca un’esplosione termonucleare. Questo può succedere in due diversi modi:

1. La nana bianca guadagna massa sufficiente a raggiungere 1.4 volte la massa del Sole, il cosiddetto limite di Chandrasekhar.
2. La massa di un sistema binario in cui le stelle sono molto ravvicinate è vicino o superiore a questo limite.

Questo secondo scenario rappresenta quello in cui si trova il sistema stellare HD265435 oggetto dello studio. Sono pochi i sistemi stellari finora scoperti che raggiungeranno la soglia di Chandrasekhar e produrranno una supernova di tipo Ia.

Supernovae di questo tipo sono importanti come “candele standard“. La luminosità di questi tragici eventi è costante, quindi può essere usata per determinare distante cosmiche con un alto grado di precisione.

Osservando le supernovae nelle galassie lontane, i ricercatori sono in grado di confrontare tra loro le distanze e la velocità di allontanamento delle galassie, per determinare il tasso di espansione dell’Universo. C’è una discrepanza nella stima di questo parametro, noto come costante di Hubble. Pelisoli afferma:

Più comprendiamo come si formano le supernovae, meglio possiamo capire se questa discrepanza che stiamo vedendo è dovuta a una nuova fisica di cui non siamo consapevoli e non teniamo conto, o semplicemente perché stiamo sottovalutando le incertezze.

A caccia di supernovae

Non conosciamo ancora abbastanza oggetti di cui possiamo con certezza affermare che esploderanno in una supernova. Più progenitori cataloghiamo, migliori saranno le stime delle distanze cosmiche e di tutti i parametri a seguire. Casi come quello del sistema HD256435 sono rari, ma possono aiutare a far luce su uno dei molti misteri del cosmo che ancora restano incompresi. Perciò non ci resta altro che andare a caccia di supernovae, per tentare di estrapolare tutti i loro segreti.

Lo studio completo, pubblicato su Nature Astronomy, può essere trovato qui.

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