Chandra rivela il conflitto interiore di una stella prima dell’esplosione

L’interno di una stella si è girato su se stessa prima di esplodere in modo spettacolare, secondo un nuovo studio del Chandra X-ray Observatory della NASA.

Oggi, questa stella frantumata, nota come resto di supernova Cassiopea A, è uno degli oggetti più noti e ben studiati nel cielo.

Più di trecento anni fa, però, era una stella gigante sull’orlo dell’autodistruzione.

Il nuovo studio di Chandra rivela che poche ore prima dell’esplosione, l’interno della stella si è riorganizzato violentemente.

Questo rimescolamento dell’ultimo minuto del suo ventre stellare ha profonde implicazioni per capire come esplodono le stelle massicce e come si comportano i loro resti in seguito.

Cassiopea A (Cas A in breve) è stato uno dei primi oggetti osservati dal telescopio dopo il suo lancio nel 1999, e gli astronomi sono tornati più volte per osservarlo.

“Sembra che ogni volta che guardiamo da vicino i dati di Chandra di Cas A, impariamo qualcosa di nuovo ed eccitante”, ha detto Toshiki Sato dell’Università Meiji in Giappone, che ha guidato lo studio.

“Ora abbiamo preso quei preziosi dati a raggi X, li abbiamo combinati con potenti modelli computerizzati e abbiamo trovato qualcosa di straordinario”.

Man mano che le stelle massicce invecchiano, elementi sempre più pesanti si formano al loro interno a causa di reazioni nucleari, creando strati simili a cipolle di elementi diversi.

Il loro strato esterno è per lo più costituito da idrogeno, seguito da strati di elio, carbonio ed elementi progressivamente più pesanti, che si estendono fino al centro della stella.

Una volta che il ferro inizia a formarsi nel nucleo della stella, il gioco cambia.

Non appena il nucleo di ferro cresce oltre una certa massa (circa 1,4 volte la massa del Sole), non può più sostenere il proprio peso e collassa.

La parte esterna della stella cade sul nucleo che collassa e rimbalza come una supernova a collasso del nucleo.

La nuova ricerca con i dati di Chandra rivela un cambiamento avvenuto nel profondo della stella negli ultimi istanti della sua vita.

Dopo aver vissuto per più di un milione di anni, Cas A ha subito importanti cambiamenti nelle sue ultime ore prima di esplodere.

“La nostra ricerca mostra che poco prima che la stella in Cas A collassasse, parte di uno strato interno con grandi quantità di silicio ha viaggiato verso l’esterno e si è rotta in uno strato vicino con molto neon”, ha detto il co-autore Kai Matsunaga dell’Università di Kyoto in Giappone.

“Questo è un evento violento in cui la barriera tra questi due strati scompare”.

Questo sconvolgimento non solo ha causato il trasporto di materiale ricco di silicio verso l’esterno, ma ha anche costretto il materiale ricco di neon a viaggiare verso l’interno.

Il team ha trovato tracce evidenti di questi flussi di silicio verso l’esterno e flussi di neon verso l’interno nei resti del resto di supernova di Cas A.

Piccole regioni ricche di silicio ma povere di neon si trovano vicino a regioni ricche di neon e povere di silicio.

La sopravvivenza di queste regioni non solo fornisce una prova critica dello sconvolgimento della stella, ma mostra anche che la completa miscelazione del silicio e del neon con altri elementi non si è verificata immediatamente prima o dopo l’esplosione.

Questa mancanza di mescolamento è prevista da dettagliati modelli computerizzati di stelle massicce verso la fine della loro vita.

Ci sono diverse implicazioni significative per questo tumulto interiore all’interno della stella condannata.

In primo luogo, potrebbe spiegare direttamente la forma asimmetrica piuttosto che simmetrica del resto di Cas A in tre dimensioni.

In secondo luogo, un’esplosione asimmetrica e un campo di detriti potrebbero aver dato un potente calcio al nucleo rimanente della stella, ora una stella di neutroni, spiegando l’alta velocità osservata di questo oggetto.

Infine, i forti flussi turbolenti creati dai cambiamenti interni della stella potrebbero aver promosso lo sviluppo dell’onda d’urto della supernova, facilitando l’esplosione della stella.

“Forse l’effetto più importante di questo cambiamento nella struttura della stella è che potrebbe aver contribuito a innescare l’esplosione stessa”, ha detto il co-autore Hiroyuki Uchida, anche lui dell’Università di Kyoto.

“L’attività interna finale di una stella può cambiare il suo destino, indipendentemente dal fatto che brilli come supernova o meno”.

Questi risultati sono stati pubblicati nell’ultimo numero di The Astrophysical Journal e sono disponibili online.