3 Marzo 2023
10:18

Il James Webb Telescope rivela cosa accade nell’Universo quando esplode una supernova

Grazie ai dati raccolti dal James Webb Space Telescope è stato possibile osservare come si diffondono gli elementi chimici più pesanti nel cosmo quando esplode una supernova.

Entra nel nuovo canale WhatsApp di Geopop
625 condivisioni
Il James Webb Telescope rivela cosa accade nell’Universo quando esplode una supernova
supernova hubble
Credit: PHANGS–JWST.

Analizzando sistematicamente i dati del primo anno di osservazioni del James Webb, un gruppo di scienziati di diversi paesi ha avuto la fortuna di individuare l'esplosione di una supernova in una lontana galassia a spirale – un evento estremamente raro da immortalare. Le supernove sono immense e luminosissime esplosioni spaziali innescate da fenomeni stellari, come il collasso di stelle massicce o l'interazione tra una nana bianca e una stella compagna. Durante questa gigantesca esplosione, viene rilasciata una enorme quantità di energia e si creano molti degli elementi chimici più pesanti presenti nel cosmo. Un nuovo studio pubblicato su The Astrophysical Journal da un team coordinato dall'Ohio State University ha rivelato come questi si diffondano nello spazio dopo l'esplosione.

Le osservazioni del James Webb

Al differenza di Hubble (HST), il telescopio spaziale che si trova in orbita intorno alla Terra, il telescopio spaziale James Webb (JWST) si trova nello spazio a grande distanza dal nostro pianeta, ben oltre l'orbita della Luna, in un punto dello spazio chiamato punto di Lagrange L2. Grazie alla sua posizione lontana da ogni interferenza, il telescopio spaziale James Webb è in grado di osservare nella banda degli infrarossi oggetti molto deboli o molto lontani con grande precisione.

Immagine
Illustrazione della posizione e dell’orbita del telescopio spaziale James Webb.

Tramite l'analisi dei suoi dati è stato possibile ottenere nuove informazioni in merito alle supernove. Benché eventi rari nelle singole galassie, le supernove sono ben conosciute e ben osservate da decenni: tuttavia, rimangono ancora molte domande aperte riguardo i meccanismi di queste enormi esplosioni stellari. In particolare, non c'erano prove definitive del comportamento degli elementi pesanti creati durante la deflagrazione, se si diffondessero velocemente nello spazio interstellare, o se rimanessero confinati intorno alla zona in cui è avvenuta dell'esplosione, e per quanto tempo.

Immagine
Illustrazione artistica del telescopio spaziale James Webb. By Adriana Manrique Gutierrez,
CC BY 2.0, via Wikimedia Commons

Cosa succede nelle supernove quando esplodono?

In questo caso, si tratta di una supernova di tipo Ia (uno-a) e nasce in seguito all'interazione di una coppia di stelle. Una di queste, al termine della sua evoluzione, dopo essersi trasformata in una gigante rossa e aver attirato più vicino a sé la sua compagna, inizia ad affievolirsi: le reazioni termonucleari si spengono, e si trasforma in un particolare tipo di stella, piccola e poco luminosa, formata principalmente da carbonio e ossigeno: una nana bianca. Tuttavia, nel corso del tempo, questa nana bianca "ruba" materia gassosa dalla sua compagna, andando ad accrescere la sua massa e di conseguenza la pressione a cui è sottoposta.

Immagine
Come si forma una supernova di tipo Ia.

Ma c'è un limite (detto limite di Chandrasekhar, pari ad 1,44 volte la massa del nostro Sole): superato quello, la nana bianca non riesce più a controbilanciare la pressione, scaldandosi in maniera incontrollata, fino a che il carbonio contenuto all'interno non innesca nuove reazioni termonucleari. Questo genera una esplosione di dimensioni colossali che distrugge completamente la stella, proiettando tutto il materiale all'esterno alla temperatura di centinaia di milioni di gradi: in questa deflagrazione, parte del carbonio e dell'ossigeno nel nucleo della nana bianca si trasformano in elementi chimici molto più pesanti: in particolare ferro, cromo, manganese, cobalto, e nickel.

Immagine
La supernova SN 2021aefx all’interno della galassia NGC 1566. A sinistra: posizione della supernova nella galassia (cerchio verde). A destra: ingrandimenti successivi con diverse strumenti di osservazione sulla posizione della superrnova. By Ness Mayker Chen et al 2023 ApJL 944 L28

La scoperta del James Webb degli elementi chimici pesanti

Nello studio pubblicato pochi giorni fa, il gruppo di ricerca ha identificato durante il programma di osservazione PHANGS-JWST la supernova SN 2021aefx all'interno della galassia a spirale NGC 1566, lontana circa 40 milioni di anni luce nella costellazione del Dorado. La precisione dei dati forniti dal telescopio spaziale James Webb ha permesso di osservare con grande accuratezza la diffusione degli elementi pesanti creati durante l'esplosione della supernova di tipo Ia.

In particolare, è stato possibile seguire il comportamento di questi elementi fino a più di 250 giorni dalla deflagrazione, determinando che questi rimangono confinati intorno alla zona in cui è avvenuta l'esplosione. Questo risultato, oltre a farci comprendere meglio i meccanismi fisici di questo tipo di esplosioni stellari, solleva un velo sull'evoluzione chimica dell'Universo, e in ultima istanza, su come si formano nuove stelle e pianeti simili alla Terra che potrebbero in teoria supportare forme di vita.

Sfondo autopromo
Cosa stai cercando?
api url views