Le esplosioni stellari note come supernove di tipo Ia svolgono un ruolo importante come “strumenti” per misurare le dimensioni dell’Universo, e sono state utilizzate per scoprire l’esistenza dell’energia oscura. Le supernovae, infatti, sono talmente luminose da essere osservabili a grandi distanze, e hanno evoluzioni e comportamenti così simili da essere impiegate come “metro” per la misura delle distanze cosmiche.
Per tali ragioni ad esse è stata attribuita la denominazione di “candela standard”, ovvero un oggetto di luminosità conosciuta da utilizzare come riferimento. L’uso delle supernova come misuratori di distanze è oggi talmente riconosciuto da aver permesso l’attribuzione del Premio Nobel 2011 per la Fisica, proprio per l’impiego di questi corpi celesti nella scoperta dell’effetto di accelerazione dell’Universo. Tuttavia, un fatto imbarazzante è che gli astronomi non sanno ancora come i sistemi stellari si trasformino in supernovae di tipo Ia.
Residuo della supernova Tycho Il residuo della supernova Tycho è il risultato di un’esplosione di supernova di tipo Ia. L’esplosione è stata osservata dall’ astronomo danese Tycho Brahe nel 1572. Più di 400 anni dopo, il materiale espulso da quella esplosione si è espansa per riempire una bolla di 55 anni luce. In questa immagine, a raggi X a bassa energia( in rosso) si nota l’espansione dei detriti dovuti all’esplosione mentre ai raggi X ad alta energia (in blu) si nota l’onda d’urto. (Credit: X-ray: NASA / CXC / Rutgers / K.Eriksen et al; ottico:. DSS)
Oggi vi sono due modelli molto diversi per spiegare l’origine possibile delle supernovae di tipo Ia. Il fatto strano è che nuove prove dimostrano che entrambi i modelli sono corretti. Pare, dunque, che alcune di queste supernovae siano create in un modo mentre altre lo sono in modo diverso.
“Precedenti studi hanno fornito risultati contrastanti. Il conflitto scompare se avvengono entrambi i tipi di esplosioni”, ha spiegato l’astronomo Ryan Foley (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics).
Si sa ormai che le supernovae sono generate dalle nane bianche – nuclei densi di stelle ormai morte. Le nane bianche sono corpi definiti degeneri, in quanto mantengono una certa condizione di equilibrio grazie alla pressione di degenerazione quantistica.
In uno dei modelli di supernova, una nana bianca assorbe materiale proveniente da una stella compagna fino a quando non raggiunge un punto critico in cui si innesca una violenta reazione nucleare che la fa esplodere. Nel secondo modello sono invece due nane che si fondono per poi esplodere. Nel primo caso la nana bianca dovrà assorbire il gas proveniente dalla stella compagna, mentre nel secondo caso mancherà il gas.
“Proprio come l’acqua minerale può essere con o senza gas, la stesso paragone può essere applicato alle supernove”, ha detto Robert Kirshner, professore di astronomia all’Università di Harvard e co-autore dello studio.
Foley e i suoi colleghi hanno studiato 23 supernovae di tipo Ia per cercare tracce della presenza del gas intorno alle supernovae. Ciò che ci aspettava era di identificarne la presenza in sistemi derivati dalla prima ipotesi. Hanno così scoperto che le esplosioni più potenti tendevano a essere generate dai sistemi “gassosi” o da sistemi con deflussi di gas. Tuttavia, solo una frazione del campione considerato ha mostrato la presenza di deflussi. Il resto sembra provenire da sistemi binari di nane bianche.
“Ci sono sicuramente due tipi di ambienti. Con e senza fuoriuscite di gas ed entrambi si trovano intorno a supernovae di tipo Ia”, ha detto Foley.
Questa scoperta ha importanti implicazioni per la misura dell’ energia oscura e dell’espansione dell’Universo. Se due diversi meccanismi sono all’opera nelle supernovae di tipo Ia, le due famiglie di oggetti devono essere considerati separatamente nel calcolo delle distanze cosmiche e dei tassi di espansione.
“E’ come misurare l’universo con un mix di criteri di valutazione o con metri di diversa lunghezza. Si otterrà circa la stessa risposta, ma non abbastanza per ottenere una risposta precisa. E’ necessario, dunque, separare i parametri di valutazione”, ha spiegato Foley.
Questo studio solleva una questione interessante: se vi sono due diversi meccanismi di creazione di supernovae di tipo Ia, perché queste queste sono sufficientemente omogenee da essere impiegate come candele standard?
“Come è possibile che supernove provenienti da diversi sistemi sembrino così simili? Non ho la risposta per questo,” ha detto Foley.
