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17/08/14

Nessuna nuova … buona nuova? *

Gli scienziati sperano sempre di osservare “in diretta” fenomeni abbastanza rari che possano permettergli di valutare in dettaglio le loro ipotesi teoriche. Uno degli eventi più affascinanti e importanti dell’Universo è senza dubbio l’esplosione di una supernova di tipo Ia.

I motivi sono molteplici. Innanzitutto, cercare di capire le fasi che precedono e seguono uno dei fenomeni più energetici e violenti del Cosmo. Inoltre, le supernove sono le uniche fabbriche degli elementi più pesanti. Infine, il meccanismo ipotizzato che porta all’esplosione di una supernova di tipo Ia permette di misurare le distanze delle galassie, dato che la luminosità di questi eventi “dovrebbe” essere sempre la stessa e quindi l’intensità ricevuta sarebbe  funzione solo della distanza. Un bel “metro” cosmico, non c’è che dire. Soprattutto, ricordando che attraverso di lui si è anche stabilito che l’Universo sembra accelerare la propria espansione con conseguenze che dire interessanti è veramente limitativo.

Mi vergogno quasi a ripetere la regola del meccanismo… In breve: una nana bianca vive in coppia con una stella ancora vitale che, nella sua magnanimità, fornisce continuamente materiale alla piccola (ma densissima) sorella. Mangiar troppo può far male, però… ed ecco che l’ingorda compagna raggiunge una massa critica, pari a circa 1.4 masse solari, e il suo nucleo, non riuscendo più a sopportare la gravità degli strati superiori, collassa fino a densità tali da respingere indietro con estrema violenza il materiale che vorrebbe cadere su di lui. Se il meccanismo fosse proprio questo, vorrebbe dire che solo nane bianche di una certa massa e, quindi, di una certa luminosità potrebbero dar luogo a una supernova di tipo Ia. Bellissimo e comodissimo, ma… è sempre vero?

Molte volte sì e si hanno avuto prove. Tuttavia, altre volte le cose sembrano più complicate e potrebbero avvenire diversamente. La coppia prima descritta garantisce SICURAMENTE il raggiungimento della massa critica ESATTA, dato che il cibo della sorella fluisce in modo continuo. Ma, se, invece, il cibo arrivasse tutto insieme? Chi garantirebbe che la materia regalata alla nana bianca sia esattamente quello che le permetterebbe di raggiungere la massa critica. Se è minore, poco male… non si ha una supernova. Ma, se fosse maggiore, avremmo comunque una supernova, senza, però, nessuna garanzia di una massa uguale per tutte.

Ad esempio, se la nana bianca avesse già una massa di 1.3 masse solari e venisse investita da una massa come quella del Sole? Il valore di 1.4 sarebbe superato di molto e considerare la luminosità della supernova risultante la stessa in ogni galassia sarebbe errato e di conseguenza anche la distanza calcolata. E di quanto sarebbe sbagliato il risultato?

Tuttavia, se c’è questo rischio è bene saperlo in modo da interpretare meglio i risultati e la loro applicazione. Conoscendo il problema e analizzando eventuali differenze osservabili tra i due tipi di evento si potrebbero, se non altro, scegliere come fari cosmici solo le stelle meno … affamate!

La caccia alle supernove è quindi continua e utilissima. Se, poi, ne capita una proprio vicini a noi, la soddisfazione va alle … stelle, dato che maggiore vicinanza vuole dire maggiore possibilità di osservare più dettagli possibili.

Ed eccoci alla SN 2014J, una supernova osservata nella vicinissima galassia M82 a “soli” 12 milioni di anni luce da noi: un vero colpo di fortuna! In particolare, i fantastici occhi X di Chandra hanno potuto guardare quella zona di cielo sia prima che dopo l’esplosione. Prima non hanno visto niente, come c’era d’aspettarsi a quella particolare lunghezza d’onda, ma, dopo, lo scenario del “cibo continuo” avrebbe dovuto dar luogo a una forte emissione nei raggi X, dato che vi sarebbe stata una forte interazione tra gas espulso dalla supernova e la stella vicina che ha causato l’esplosione. E invece niente, nessun segnale!

Immagine della galassia M82 con la supernova SN 2014J. Nei due riquadri le osservazioni X di Chandra, prima e dopo l’evento: il nulla assoluto. Fonte NASA/SAO/CXC/R. Margutti et al
Immagine della galassia M82 con la supernova SN 2014J. Nei due riquadri le osservazioni X di Chandra, prima e dopo l’evento: il nulla assoluto. Fonte NASA/SAO/CXC/R. Margutti et al

Sembrerebbe, quindi, che il processo sia stato quello di un pranzo troppo abbondante tutto insieme e non a bocconcini. Un bel problema per la costanza della luminosità… Come può capitare questo strano comportamento? Ed è davvero così strano?

Beh… basterebbe che anche la compagna sia diventata una nana bianca e non riesca più a regalare materia alla sorella. Entrambe sarebbero sotto la soglia dell’esplosione. Un po’ come i due pezzi di una bomba atomica prima di essere messi a contatto: due inoffensive e tranquille nane bianche. Tuttavia, essere così vicine e avere comunque un’interazione di materia causerebbe un decadimento  delle orbite, fino a far cadere le sorelline una sull’altra. La massa totale diventerebbe immediatamente superiore a quella critica e … boom! In questo caso, però, non ci sarebbe emissione di raggi X.

Più passa il tempo e più questa seconda soluzione sembra essere frequente.

Ho semplificato di molto la trattazione, ma si capisce benissimo che lo studio ravvicinato di questo tipo di evento potrebbe far capire meglio come trattare le supernove di tipo Ia e aggiustare meglio i parametri che vengono poi applicati per utilizzarle come candele cosmiche. Insomma, nessun raggio X è una buona nuova per avvalorare l’ipotesi dell’unione di due nane bianche. Ma è anche un problema per la misura delle distanza galattiche…

Non si può mai essere sicuri di qualcosa… Ah… queste particelle piccole, piccole, che regolano anche i più giganteschi eventi della Natura! Ci prendono proprio in giro… Alice dovrebbe raccontarci meglio la sua meravigliosa avventura.

Articolo originale QUI

3 commenti

  1. Lampo

    Ma come mai in un evento comunque così violento non ci sarebbe emissione negli X? Gli elettroni ci sono ancora nella materia degenere...forse perché non sono più legati legati al proprio nucleo come nella materia ordinaria? :-?

  2. beppe

    @Lampo,
    provo a risponderti io, l'emissione di raggi X dovrebbe avvenire per interazione con atomi della nube di accrescimento della compagna, almeno credo, il fatto che non si siano visti, avvalora l'ipotesi della fusione di due stelle molto dense senza atomi più o meno neutri nelle vicinanze perché spinti lontano già molto tempo fa...

  3. sì, Beppe... direi che più che la nube di accrescimento è proprio l'inviluppo di gas che in pratica unisce le due stelle. l'onda d'urto lo investe e produce forti emissioni di raggi X. esistono anche nell'unione di due nane bianche ma troppo deboli per essere rivelati..

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