Supernovae: catastrofiche esplosioni di stelle giganti

Le supernove sono le cose più distruttive che possono accadere a stelle più massicce del Sole. Quando si verificano queste esplosioni catastrofiche, rilasciano abbastanza luce per eclissare la galassia in cui esisteva la stella. È molta energia rilasciata sotto forma di luce visibile e altre radiazioni! Possono anche far saltare in aria la stella.

Esistono due tipi noti di supernovae. Ogni tipo ha le sue caratteristiche e dinamiche particolari. Diamo un’occhiata a cosa sono le supernove e come si formano nella galassia. 

Supernovae di tipo I.

Per capire una supernova, è importante sapere alcune cose sulle stelle. Trascorrono la maggior parte della loro vita attraversando un periodo di attività chiamato essere nella sequenza principale. Inizia quando la fusione nucleare si accende nel nucleo stellare. Termina quando la stella ha esaurito l’idrogeno necessario per sostenere quella fusione e inizia a fondere elementi più pesanti.

Una volta che una stella lascia la sequenza principale, la sua massa determina cosa succede dopo. Per le supernove di tipo I, che si verificano nei sistemi stellari binari, le stelle che sono circa 1.4 volte la massa del nostro Sole attraversano diverse fasi. Passano dalla fusione dell’idrogeno alla fusione dell’elio. A quel punto, il nucleo della stella non è a una temperatura abbastanza alta per fondere il carbonio, e quindi entra in una fase di super gigante rossa. L’involucro esterno della stella si dissolve lentamente nel mezzo circostante e lascia una nana bianca (il nucleo di carbonio / ossigeno residuo della stella originale) al centro di una nebulosa planetaria.

Fondamentalmente, la nana bianca ha una forte attrazione gravitazionale che attrae materiale dal suo compagno. Quella “materia stellare” si raccoglie in un disco attorno alla nana bianca, noto come disco di accrescimento. Man mano che il materiale si accumula, cade sulla stella. Ciò aumenta la massa della nana bianca. Alla fine, quando la massa aumenta fino a circa 1.38 volte la massa del nostro Sole, la stella esplode in una violenta esplosione nota come supernova di tipo I.

Ci sono alcune variazioni su questo tema, come la fusione di due nane bianche (invece dell’accumulo di materiale da una stella della sequenza principale sulla sua compagna nana).

Supernovae di tipo II

A differenza delle supernove di tipo I, le supernove di tipo II accadono a stelle molto massicce. Quando uno di questi mostri raggiunge la fine della sua vita, le cose vanno rapidamente. Mentre stelle come il nostro Sole non avranno abbastanza energia nei loro nuclei per sostenere la fusione oltre il carbonio, le stelle più grandi (più di otto volte la massa del nostro Sole) finiranno per fondere gli elementi fino al ferro nel nucleo. La fusione del ferro richiede più energia di quanta ne abbia a disposizione la stella. Una volta che una stella del genere cerca di fondere il ferro, una fine catastrofica è inevitabile.

Una volta terminata la fusione nel nucleo, il nucleo si contrarrà a causa dell’immensa gravità e la parte esterna della stella “cade” sul nucleo e rimbalza per creare una massiccia esplosione. A seconda della massa del nucleo, diventerà una stella di neutroni o un buco nero.

Se la massa del nucleo è compresa tra 1.4 e 3.0 volte la massa del Sole, il nucleo diventerà una stella di neutroni. Questa è semplicemente una grande palla di neutroni, imballata molto strettamente insieme dalla gravità. Succede quando il nucleo si contrae e subisce un processo noto come neutronizzazione. È lì che i protoni nel nucleo entrano in collisione con elettroni ad altissima energia per creare neutroni. Quando ciò accade, il nucleo si irrigidisce e invia onde d’urto attraverso il materiale che sta cadendo sul nucleo. Il materiale esterno della stella viene quindi espulso nel mezzo circostante creando la supernova. Tutto questo avviene molto rapidamente.

Creazione di un buco nero stellare

Se la massa del nucleo della stella morente fosse maggiore di tre o cinque volte la massa del Sole, il nucleo non sarà in grado di supportare la propria immensa gravità e collasserà in un buco nero. Questo processo creerà anche onde d’urto che guidano il materiale nel mezzo circostante, creando lo stesso tipo di supernova del tipo di esplosione che crea una stella di neutroni.

In entrambi i casi, sia che si crei una stella di neutroni o un buco nero, il nucleo viene lasciato indietro come residuo dell’esplosione. Il resto della stella viene espulso nello spazio, seminando lo spazio vicino (e le nebulose) con elementi pesanti necessari per la formazione di altre stelle e pianeti. 

Punti chiave

  • Le supernovae sono disponibili in due gusti: Tipo 1 e Tipo II (con sottotipi come Ia e IIa). 
  • Un’esplosione di supernova spesso fa esplodere una stella, lasciandosi dietro un nucleo enorme.
  • Alcune esplosioni di supernova provocano la creazione di buchi neri di massa stellare. 
  • Stelle come il Sole NON muoiono come supernovae. 

Modificato e aggiornato da Carolyn Collins Petersen.