Neon che “mangia” elettroni nel nucleo delle stelle può provocare collasso e supernova

(a) Un nucleo stellare contiene ossigeno, neon e magnesio. Una volta che la densità del nucleo diventa abbastanza alta, (b) il magnesio e il neon iniziano a mangiare elettroni e indurre un collasso. (c) Quindi la combustione dell'ossigeno viene innescata e produce nuclei del gruppo ferro e protoni liberi, che mangiano sempre più elettroni per promuovere un ulteriore collasso del nucleo. (d) Infine, il nucleo collassante diventa una stella di neutroni al centro e lo strato esterno esplode per produrre una supernova (credito: Doi: 0.3847/1538-4357/ab4b4b)

Cercando di capire come le stelle con una massa compresa tra 8 e 10 masse solari collassano, nella fase finale della propria esistenza, su loro stesse trasformandosi in stelle di neutroni e producendo una supernova, un team di ricercatori internazionale è giunto alla conclusione che il processo può avvenire grazie ad un particolare fenomeno che coinvolge il neon.

Questo gas, all’interno di una stella, può infatti arrivare a consumare gli elettroni nel nucleo, un processo denominato “cattura elettronica”. Questo fenomeno fa collassare la stella facendola diventare più piccola in dimensioni e trasformandola sostanzialmente in una stella di neutroni, fenomeno che poi produce l’intensa esplosione che conosciamo come “supernova”.
La gamma delle stelle con una massa compresa tra 8 e 10 volte la massa del Sole è una gamma importante perché fa da “confine” tra le stelle che collassano trasformandosi in stelle di neutroni producendo una supernova e stelle (quelle con una massa più piccola di tale limite) che collassano diventando però solo nane bianche e senza produrre alcun esplosione.

Quando una stella comincia ad avere una massa tra 8 e 10 volte quella del Sole, comincia a formarsi nel nucleo un composto di ossigeno, magnesio e neon. Lo stesso nucleo è di solito ricco di elettroni degeneri, sostanzialmente un’enorme massa di elettroni in uno spazio denso con un alto livello energetico che sostengono il nucleo contro la forza di gravità che tende a far collassare la stella. Quando la densità del nucleo, però, supera un certo livello, un limite denominato di Chandrasekhar, gli elettroni cominciano ad essere consumati dal magnesio e poi dal neon, un processo denominato cattura degli elettroni”.

Il team di ricercatori ha studiato questo processo in dettaglio in una stella con una massa solare di 8,4 eseguendo soprattutto simulazioni al computer. Hanno simulato l’evoluzione del nucleo di questa stella la cui gravità può restare per un certo periodo in “equilibrio” grazie alla pressione degli elettroni degeneri che agiscono contro la gravità della stella che tende a collassare. Tuttavia la stessa simulazione mostra che quando il magnesio e soprattutto il neon cominciano a catturare gli elettroni, questi ultimi diminuiscono e il nucleo tende a restringersi rapidamente. Il collasso forma una stella di neutroni e provoca l’esplosione di una supernova.
Una supernova di questo tipo, che avviene grazie al fenomeno di “cattura degli elettroni”, può tra l’altro spiegare le caratteristiche della supernova registrata nel lontano anno 1054 che poi formò la Nebulosa del Granchio.

Approfondimenti

Articoli correlati

Condividi questo articolo

Dati articolo

Resta aggiornato su Facebook