- Cosa nascondono gli strati interni delle stelle massicce?
- Come si formano gli elementi dell’universo?
- Quali segreti rivela SN 2021yfj?
Una scoperta eccezionale nel cuore delle stelle
Per decenni, la comunità scientifica ha descritto la vita delle stelle massicce come una sequenza di fusioni nucleari che producono elementi sempre più pesanti. Tuttavia, SN 2021yfj ha rivelato uno strato interno di gas che fino a oggi esisteva solo nei modelli teorici.
Secondo lo studio pubblicato su Nature da Steve Schulze della Northwestern University, la supernova e lo spesso strato di gas circostante non solo confermano concetti fondamentali dell’astrofisica, ma offrono anche nuove informazioni su come si formano gli elementi che compongono l’universo, dai più leggeri fino ai metalli più pesanti.
Il ciclo di vita delle stelle massicce
La vita di una stella massiccia inizia con la fusione dell’idrogeno in elio, progredendo verso carbonio, ossigeno, neon e silicio, fino alla formazione del ferro nel nucleo. Ogni fase dura tempi molto diversi: mentre l’idrogeno può bruciare per milioni di anni, il silicio viene consumato in pochi giorni.
Questa sequenza crea una struttura a strati, simile a una “cipolla cosmica”, in cui ogni strato rappresenta una fase specifica della nucleosintesi stellare. Gli strati esterni contengono gli elementi più leggeri, mentre quelli più interni ospitano elementi pesanti, fino al ferro.
Il collasso del nucleo e l’esplosione della supernova
Quando il ferro domina il nucleo, la fusione non produce più energia, provocando il collasso del centro della stella. Questo evento genera una potente supernova per collasso del nucleo, illuminando gli strati esterni e permettendo agli astronomi di osservarli con i telescopi.
Finora, le osservazioni avevano riguardato principalmente strati ricchi di idrogeno, elio e carbonio. SN 2021yfj ha invece rivelato materiale proveniente dalle regioni più profonde mai osservate.
SN 2021yfj: uno sguardo unico agli strati interni
Ciò che rende SN 2021yfj eccezionale è l’espulsione di uno spesso strato di silicio e zolfo, situato appena sopra il nucleo di ferro. Questo rappresenta la prima evidenza diretta della possibilità di osservare gli strati più profondi di una stella prima della sua morte.
La formazione di questo strato avviene solo pochi mesi prima del collasso, troppo rapidamente perché il vento stellare possa trasportarlo nello spazio. La spiegazione più plausibile è l’azione di una stella compagna, la cui gravità potrebbe aver strappato le parti più interne del progenitore in tempi brevissimi, indicando un’interazione binaria estrema.
La fabbrica degli elementi chimici dell’universo
Lo studio di queste supernove è cruciale per comprendere l’origine della materia. Gli atomi di carbonio e azoto presenti nelle molecole della vita derivano da stelle simili al Sole, mentre ossigeno, neon, magnesio e zolfo provengono da esplosioni di collasso del nucleo. Persino metalli preziosi come oro e platino richiedono scenari ancora più estremi, come la fusione di stelle di neutroni.
SN 2021yfj fornisce la prima evidenza diretta degli strati interni produttori di elementi più pesanti dell’ossigeno, confermando e raffinando i modelli teorici. L’esposizione di uno strato così profondo è eccezionalmente rara e suggerisce meccanismi di perdita di massa stellare ancora poco compresi.
Implicazioni per l’evoluzione stellare
La scoperta ha ripercussioni anche sulla comprensione dell’universo primordiale. Le prime stelle contenevano pochi elementi pesanti, condizionando luminosità, durata e formazione planetaria. Ogni supernova funge da riciclo cosmico, distribuendo gli elementi fondamentali per la nascita di nuove stelle e pianeti.
L’osservazione diretta dello strato di silicio e zolfo suggerisce che le interazioni tra stelle binarie possano avere un ruolo più importante di quanto pensato nella distribuzione chimica dell’universo.
Opportunità per i modelli scientifici
SN 2021yfj offre l’opportunità di affinare i modelli di perdita di massa stellare. Il meccanismo che ha permesso l’espulsione dello strato di silicio resta incerto, suggerendo processi estremamente efficienti ancora da comprendere.
I telescopi raccolgono dati dettagliati, mentre i laboratori analizzano la luce della supernova, individuando la composizione chimica del materiale espulso, come silicio, zolfo e argon, elementi assenti sulla superficie di stelle massicce conosciute.
La storia chimica dell’universo attraverso SN 2021yfj
Ogni spettro della supernova consente di studiare le quantità di elementi prodotti, la frequenza delle interazioni binarie estreme e il ruolo di queste nella chimica delle galassie.
La luce di SN 2021yfj ha viaggiato milioni di anni prima di raggiungerci. Analizzandola, gli astronomi non solo osservano la morte di una stella, ma comprendono anche i processi che hanno generato gli ingredienti fondamentali per la vita. Ogni atomo di ossigeno che respiriamo e ogni traccia di silicio sulla Terra provengono da fenomeni simili.
Un futuro di scoperte per l’astrofisica
SN 2021yfj conferma teorie consolidate e apre nuove prospettive nello studio delle stelle massicce, rivelando la fragilità e la potenza dei processi cosmici che hanno generato gli elementi della vita. La supernova rappresenta una finestra senza precedenti sul cuore delle stelle e sul funzionamento interno dell’universo.
Questa scoperta potrà guidare future osservazioni, modelli predittivi e la comprensione della distribuzione degli elementi chimici nell’universo, segnando una svolta nello studio delle supernove e dell’evoluzione stellare.