Quando piccolo, esplodono stelle dense chiamate nane bianche, producono brillante, brillamenti di breve durata chiamati supernove di tipo Ia. Queste supernove sono indicatori cosmologici informativi per gli astronomi, ad esempio, sono stati usati per dimostrare che l'universo sta accelerando nella sua espansione.

Le nane bianche non sono tutte uguali, che vanno dalla metà della massa del nostro sole a quasi il 50 percento più massiccia del nostro sole. Alcuni esplodono nelle supernove di tipo Ia; altri muoiono semplicemente in silenzio. Ora, studiando i "fossili" di nane bianche esplose da tempo, Gli astronomi del Caltech hanno scoperto che nelle prime fasi dell'universo, le nane bianche spesso esplodevano a masse inferiori rispetto a quelle odierne. Questa scoperta indica che una nana bianca potrebbe esplodere per una varietà di cause, e non deve necessariamente raggiungere una massa critica prima di esplodere.

Un documento sulla ricerca, guidato da Evan Kirby, assistente professore di astronomia, appare nel Giornale Astrofisico .

Verso la fine della loro vita, la maggior parte delle stelle come il nostro sole scendono nell'oscurità, nane bianche dense, con tutta la loro massa racchiusa in uno spazio delle dimensioni della Terra. Qualche volta, le nane bianche esplodono in quella che viene chiamata una supernova di tipo Ia (pronunciata uno-A).

Non è chiaro il motivo per cui alcune nane bianche esplodono mentre altre no. Agli inizi del 1900, un astrofisico di nome Subrahmanyan Chandrasekhar calcolò che se una nana bianca avesse più di 1,4 volte la massa del nostro sole, esploderebbe in una supernova di tipo Ia. Questa massa è stata soprannominata la massa di Chandrasekhar. Sebbene i calcoli di Chandrasekhar abbiano fornito una spiegazione del perché esplodano alcune nane bianche più massicce, non spiegava perché esplodessero anche altre nane bianche con meno di 1,4 masse solari.

Lo studio delle supernove di tipo Ia è un processo sensibile al tempo; divampano nell'esistenza e svaniscono di nuovo nell'oscurità nel giro di pochi mesi. Per studiare le supernove scomparse da tempo e le nane bianche che le hanno prodotte, Kirby e il suo team usano una tecnica chiamata colloquialmente archeologia galattica.

L'archeologia galattica è il processo di ricerca di firme chimiche di esplosioni di lunga data in altre stelle. Quando una nana bianca esplode in una supernova di tipo Ia, inquina il suo ambiente galattico con elementi forgiati nell'esplosione, elementi pesanti come nichel e ferro. Più una stella è massiccia quando esplode, gli elementi più pesanti si formeranno nella supernova. Quindi, quegli elementi vengono incorporati in tutte le stelle di nuova formazione in quella regione. Proprio come i fossili odierni forniscono indizi su animali che hanno cessato di esistere da tempo, la quantità di nichel nelle stelle illustra quanto massicce dovessero essere state le loro predecessori a lungo esplose.

Utilizzando il telescopio Keck II, Kirby e il suo team hanno prima esaminato alcune antiche galassie, quelli che hanno esaurito il materiale per formare stelle nel primo miliardo di anni di vita dell'universo. La maggior parte delle stelle in queste galassie, la squadra ha trovato, aveva un contenuto di nichel relativamente basso. Ciò significava che le nane bianche esplose che hanno dato loro quel nichel dovevano avere una massa relativamente bassa, massiccia quanto il sole, inferiore alla massa di Chandrasekhar.

Ancora, i ricercatori hanno scoperto che il contenuto di nichel era più alto nelle galassie di formazione più recente, il che significa che con il passare del tempo dal Big Bang, le nane bianche avevano cominciato a esplodere a masse più elevate.

"L'abbiamo trovato, nell'universo primordiale, le nane bianche stavano esplodendo con masse inferiori a quelle successive nella vita dell'universo, " dice Kirby. "Non è ancora chiaro cosa abbia determinato questo cambiamento."

Comprendere i processi che portano alle supernove di tipo Ia è importante perché le esplosioni stesse sono strumenti utili per effettuare misurazioni dell'universo. Indipendentemente da come sono esplosi, la maggior parte delle supernove di tipo Ia segue una relazione ben caratterizzata tra la loro luminosità e il tempo che impiegano a svanire.

"Chiamiamo le supernovae di tipo Ia "candele standardizzabili". Se guardi una candela da lontano, sembrerà più scuro rispetto a quando è da vicino. Se sai quanto dovrebbe essere luminoso da vicino, e misuri quanto è luminoso a distanza, puoi calcolare quella distanza, " dice Kirby. "Le supernove di tipo Ia sono state molto utili per calcolare cose come il tasso di espansione dell'universo. Li usiamo sempre in cosmologia. Così, è importante capire da dove vengono e caratterizzare le nane bianche che generano queste esplosioni".

I prossimi passi sono studiare elementi diversi dal nichel, in particolare, manganese. La produzione di manganese è molto sensibile alla massa della supernova che la produce, e quindi fornisce un modo preciso per convalidare le conclusioni tratte dal contenuto di nichel.

L'articolo si intitola "Evidenza di supernovae di tipo Ia sub-Chandrasekhar da abbondanza stellare nelle galassie nane".