ASTROFISICA

ASTROFISICA

DI MASSIMILIANO RAZZANO*

ESPLOSIONI STELLARI IN MINIATURA

LE MICRONOVAE DURANO POCHE ORE E COINVOLGONO SOLO UNA PARTE DELLA SUPERFICIE STELLARE

Sono esplosioni stellari in scala ridotta. Potremmo quasi dire in miniatura, soprattutto se le confrontiamo con eventi catastrofici come le supernovae, gli atti finali dell’esistenza delle stelle più massicce. Per identificare queste “piccole” esplosioni gli astronomi hanno inventato un nome particolarmente azzeccato: micronovae. Un nome che rende bene l’idea quando le confrontiamo con le novae classiche, frutto di violente esplosioni sulla superficie delle nane bianche. A scoprire questi nuovi fenomeni è stato un team internazionale durante l’analisi dei dati raccolti da Tess (Transiting Exoplanet Suvery Satellite), il telescopio spaziale della Nasa dedicato alla ricerca dei pianeti extrasolari. La scoperta, coordinata da Simone Scaringi dell’Università di Durham nel Regno Unito, è stata pubblicata su Nature e sulle Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Oltre ad arricchire la famiglia dei fenomeni esplosivi osservati nel cosmo, le micronovae sono un nuovo importante strumento per comprendere il comportamento delle stelle durante la loro evoluzione.

ESPLOSIONI PER TUTTI I GUSTI

Nell’Universo è possibile osservare diversi tipi di esplosioni stellari. Fra le più note, troviamo le supernovae,

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che segnano la fine delle stelle di grande massa. In queste spettacolari esplosioni la stella può diventare centinaia di miliardi di volte più luminosa, tanto da arrivare a risplendere come una galassia intera. Vi sono fenomeni ancora più catastrofici come i lampi gamma, le più potenti esplosioni cosmiche dopo il Big Bang. Si tratta di lampi di radiazione di alta energia - principalmente raggi X e gamma - che possono durare da meno di un secondo fino ad alcune ore. Non sappiamo ancora con certezza da cosa siano prodotti, ma per i lampi di durata maggiore i modelli suggeriscono che l’origine sia legata al collasso di stelle particolarmente massicce. Per quelli più brevi si ipotizza invece che il “motore centrale” sia lo scontro e la fusione fra due stelle di neutroni. Questa ipotesi è stata confermata il 17 agosto 2017, quando i rivelatori di onde gravitazionali Ligo e Virgo hanno rivelato un primo segnale associato alla fusione di due stelle di neutroni e dopo meno di due secondi i telescopi spaziali Fermi e Integral hanno osservato un lampo gamma di breve durata. In quell’occasione, oltre al lampo gamma, è stata anche osservata l’emissione luminosa associata a una kilonova, un tipo di esplosione circa un centesimo meno brillante di una tipica supernova, ma un migliaio di volte più brillante di una classica nova. Sono le novae la categoria più nota

» Rappresentazione artistica di una micronova: si nota il filamento di materia che dalla stella più grande fluisce verso la nana bianca, accumulandosi su un disco di accrescimento (cortesia

Eso/M. Kornmesser, L. Calçada).

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di esplosioni stellari: il loro nome latino significa “nuove”, poiché nell’antichità questi fenomeni facevano pensare a una nuova stella che si era “accesa” in cielo. Oggi sappiamo che quell’aumento di luminosità non è causato dalla nascita di nuove stelle, ma da esplosioni come le supernovae oppure dalle novae. L’esplosione di una nova solitamente avviene in un sistema binario formato da una nana bianca e da una stella normale, come una stella di sequenza principale o una gigante rossa. Se la distanza fra i due oggetti è sufficientemente piccola, il campo gravitazionale della nana bianca inizia a catturare materiale dagli strati più esterni della stella compagna. Il gas “rubato” alla stella, soprattutto idrogeno, finisce sulla superficie ad altissima temperatura della nana bianca, iniziando a scaldarsi ulteriormente fino a raggiungere temperature sufficienti a innescare la fusione in atomi di elio. Come spiega Nathalie Degenaar dell’Università di Amsterdam, coautrice della scoperta, “queste detonazioni nucleari coinvolgono l’intera superficie della nana bianca, rendendola molto brillante per diverse settimane”.

NOVAE IN MINIATURA

Le micronovae sono esplosioni molto simili alle novae, ma con energie decisamente minori. Il suffisso “micro” suggerisce infatti un’energia pari a circa un milionesimo rispetto a quello di una nova classica. Queste esplosioni sono state osservate nelle nane bianche dotate di un campo magnetico molto intenso, capace di contenere il gas in caduta sulla stella in modo che l’esplosione si produca solo in una regione della superficie stellare. Questa limitazione produce un rilascio minore di energia rispetto a una nova. Ricordiamo che stiamo comunque parlando di eventi di scala stellare, che coinvolgono milioni di miliardi di tonnellate di materia. Osservare queste esplosioni non è però semplice, perché - a differenza delle novae classiche - le esplosioni di micronovae hanno durate molto brevi, nell’ordine di alcune ore. “Guardando nei dati astronomici raccolti dal satellite Tess, abbiamo scoperto qualcosa di insolito, un brillante lampo di luce ottica della durata di alcune ore. Cercando con più attenzione, abbiamo trovato diversi segnali simili”, continua Degenaar. I ricercatori hanno scoperto tre micronovae, di cui le prime due direttamente associate a

*MASSIMILIANO RAZZANO ASTROFISICO E GIORNALISTA SCIENTIFICO È PROFESSORE ASSOCIATO PRESSO IL DIPARTIMENTO DI FISICA “E. FERMI” DELL’UNIVERSITÀ DI PISA. » Il dettaglio della regione di caduta della materia sulla nana bianca che genera l’esplosione della micronova (cortesia Mark

Garlick).

nane bianche. Identificare la stella in cui è avvenuta la terza ha richiesto un’indagine più approfondita con il Very Large Telescope, che ha permesso di confermare la presenza di una nana bianca. Con le micronovae l’Universo ci ha mostrato un nuovo, interessante tipo di esplosioni stellari. “Questo fenomeno sfida la nostra comprensione di come avvengono le esplosioni termonucleari nelle stelle” conclude Simone Scaringi, coordinatore dello studio: “pensavamo di saperlo, ma questa scoperta suggerisce un nuovo modo per realizzarle”. Come spesso succede in astronomia, questa scoperta nasce per caso in seno a un’altra ricerca (quella dei pianeti extrasolari) e a sua volta apre la via a una nuova serie di ricerche. Ora che conosciamo l’esistenza delle micronovae, non resta che setacciare l’enorme mole di dati raccolti da Tess e da altre strumentazioni analoghe, alla ricerca di queste elusive e affascinanti microesplosioni stellari. Inquadra il QR per un video di Media-Inaf sulle micronovae.

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