Utilizzando i dati di archivio dal satellite a raggi X Suzaku, gli astronomi sono stati in grado di determinare la massa di una nana bianca esplosa migliaia di anni fa. I risultati indicano chiaramente l’esplosione di una sola nana bianca, escludendo lo scenario ben consolidato che coinvolge una coppia di nane bianche in coalescenza. Il lavoro è stato pubblicato su The Astrophysical Journal Letters.
«Numerose evidenze indicano che entrambi questi meccanismi producono ciò che noi chiamiamo supernovae di tipo Ia», ha detto il ricercatore Hiroya Yamaguchi, astrofisico del Goddard Space Flight Center di Greenbelt della NASA. «Per capire come queste stelle esplodano, dobbiamo studiarne i detriti in dettaglio con strumenti sensibili come quelli a bordo di Suzaku».
Questo è uno studio di 3C 397, il resto di supernova mostrato qui nelle osservazioni effettuate con i telescopi Chandra X-ray Observatory della NASA (viola) e Suzaku (blu). I dati indicano che l’esplosione è nata da una singola nana bianca che ha accumulato la materia da una stella normale. La nana bianca è esplosa nel momento in cui la sua massa ha superato il valore critico di 1.4 masse solari. Credit: NASA/Suzaku e NASA/CXC, DSS, e NASA/JPL-Caltech
I ricercatori hanno analizzato le osservazioni di archivio del resto di supernova denominato 3C 397, che si trova a circa 33.000 anni luce di distanza da noi nella costellazione dell’Aquila. Gli astronomi stimano che questa nube di detriti stellari si stia espandendo da un tempo che va da 1.000 a 2.000 anni. 3C 397 sarebbe quindi un residuo stellare di mezza età.
Il team ha rilevato in modo molto chiaro la presenza di elementi cruciali per una stima del peso della nana bianca, i dati sono stati ottenuti utilizzando lo spettrometro ad immagini a bordo di Suzaku. L’osservazione è stata realizzata nel mese di ottobre 2010 in un intervallo di energie tra 5.000 e 9.000 elettronvolt, e ha raggiunto un’esposizione totale effettiva di 19 ore.
I dati nella banda degli infrarossi ottenuti dal telescopio spaziale Spitzer della NASA hanno inoltre fornito informazioni sulla quantità di gas e polveri raccolti dalla nube mentre si espandeva nello spazio interstellare. Le osservazioni effettuate nel mese di aprile 2005 indicano che 3C 397 ha raccolto una massa pari a circa 18 volte quella della nana bianca originale.
La maggior parte delle stelle di massa piccola e intermedia, simili al Sole, finiranno i loro giorni come nane bianche. Una nana bianca tipica è massiccia quanto il nostro Sole e ha le dimensioni più o meno di un pianeta terrestre. Questo rende le nane bianche tra gli oggetti più densi che si conoscano, superate solo da stelle di neutroni e buchi neri.
«Le nane bianche rimangono stabili fino a quando non raggiungono il peso di circa 1.4 masse solari», ha detto Carles Badenes, professore presso il Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Università di Pittsburgh in Pennsylvania. «Le nane bianche che si trovino nei pressi di questo limite di peso sono sull’orlo di un’esplosione catastrofica. Tutto ciò che occorre all’innesco è un po’ più di massa».
Fino a poco tempo fa gli astronomi ritenevano che il canale più probabile attraverso cui una nana bianca poteva aumentare la propria massa fosse ricevendo materia da una compagna simile al Sole, all’interno di in un sistema binario stretto. Accumulando materia dalla sua compagna, nel corso di milioni di anni la nana bianca può avvicinarsi gradualmente al limite di peso, fino ad esplodere. Ci aspettiamo che le stelle compagne sopravvivano all’esplosione, ma gli astronomi hanno trovato scarsa evidenza della loro presenza, e questo indica la necessità di un modello alternativo. Nello scenario di coalescenza, l’esplosione è innescata da una coppia di nane bianche di massa inferiore a quella critica, le cui orbite si restringono nel tempo fino a far sì che le due stelle si fondano ed esplodano.
«Con il conteggio del nichel e manganese presenti nella nube in espansione, siamo in grado di distinguere quale di questi scenari sia responsabile di una resto di supernova», ha dichiarato Brian Williams astrofisico del Goddard. «L’esplosione in una singola nana bianca vicina al proprio limite di massa e una fusione di due nane bianche producono infatti quantità significativamente diverse di questi elementi». Il team ha anche misurato il ferro e il cromo presenti nella nube, poiché si tratta di elementi che vengono prodotti in tutte le supernove di tipo Ia e permettono quindi di standardizzare i calcoli.