Betelgeuse è stata al centro di una significativa attenzione mediatica ultimamente. La supergigante rossa si avvicina alla fine della sua vita, e quando muore una stella di massa 10 volte superiore a quella del Sole, si spegne in modo spettacolare. Con la sua luminosità recentemente scesa al punto più basso negli ultimi cento anni, molti appassionati di spazio sono entusiasti che Betelgeuse possa presto diventare una supernova, esplodendo in uno spettacolo abbagliante che poteva essere visibile anche alla luce del giorno.

Mentre la famosa stella nella spalla di Orione probabilmente incontrerà la sua scomparsa entro il prossimo milione di anni, praticamente un paio di giorni nel tempo cosmico, gli scienziati sostengono che il suo oscuramento è dovuto alla pulsazione della stella. Il fenomeno è relativamente comune tra le supergiganti rosse, e Betelgeuse è noto da decenni per essere in questo gruppo.

Coincidentalmente, i ricercatori della UC Santa Barbara hanno già fatto previsioni sulla luminosità della supernova che risulterebbe quando esploderà una stella pulsante come Betelgeuse.

Lo studente laureato in fisica Jared Goldberg ha pubblicato uno studio con Lars Bildsten, direttore del Kavli Institute for Theoretical Physics (KITP) del campus e professore di fisica Gluck, e il Senior Fellow di KITP Bill Paxton che descrive in dettaglio come la pulsazione di una stella influenzerà la conseguente esplosione quando raggiungerà la fine. La carta appare in Giornale Astrofisico .

"Volevamo sapere come appare se una stella pulsante esplode in diverse fasi di pulsazione, " disse Goldberg, un ricercatore laureato della National Science Foundation. "I modelli precedenti sono più semplici perché non includono gli effetti dipendenti dal tempo delle pulsazioni".

Quando una stella delle dimensioni di Betelgeuse alla fine esaurisce il materiale per fondersi al centro, perde la pressione esterna che gli ha impedito di crollare sotto il suo stesso immenso peso. Il crollo del nucleo risultante avviene in mezzo secondo, molto più velocemente di quanto impiegherà la superficie della stella e gli strati esterni gonfi per accorgersene.

Quando il nucleo di ferro collassa, gli atomi si dissociano in elettroni e protoni. Questi si combinano per formare neutroni, e nel processo rilasciano particelle ad alta energia chiamate neutrini. Normalmente, i neutrini interagiscono a malapena con altra materia:100 trilioni di loro passano attraverso il tuo corpo ogni secondo senza una singola collisione. Detto ciò, le supernove sono tra i fenomeni più potenti dell'universo. I numeri e le energie dei neutrini prodotti nel collasso del nucleo sono così immensi che anche se solo una piccola frazione si scontra con il materiale stellare, generalmente è più che sufficiente per lanciare un'onda d'urto capace di far esplodere la stella.

L'esplosione risultante colpisce gli strati esterni della stella con un'energia stupefacente, creando un'esplosione che può eclissare brevemente un'intera galassia. L'esplosione rimane brillante per circa 100 giorni, poiché la radiazione può sfuggire solo una volta che l'idrogeno ionizzato si ricombina con gli elettroni perduti per diventare di nuovo neutro. Questo procede dall'esterno verso l'interno, il che significa che gli astronomi vedono più in profondità nella supernova col passare del tempo fino a quando finalmente la luce dal centro può sfuggire. A quel punto, tutto ciò che resta è il fioco bagliore della ricaduta radioattiva, che può continuare a brillare per anni.

Le caratteristiche di una supernova variano con la massa della stella, energia totale di esplosione e, importante, il suo raggio. Ciò significa che la pulsazione di Betelgeuse rende la previsione di come esploderà piuttosto complicata.

I ricercatori hanno scoperto che se l'intera stella pulsa all'unisono, inspirando ed espirando, se vuoi, la supernova si comporterà come se Betelgeuse fosse una stella statica con un determinato raggio. Però, diversi strati della stella possono oscillare uno di fronte all'altro:gli strati esterni si espandono mentre gli strati intermedi si contraggono, e viceversa.

Per il caso della pulsazione semplice, il modello del team ha prodotto risultati simili ai modelli che non tenevano conto della pulsazione. "Sembra solo una supernova da una stella più grande o da una stella più piccola in diversi punti della pulsazione, " ha spiegato Goldberg. "È quando inizi a considerare le pulsazioni che sono più complicate, dove ci sono cose che entrano nello stesso momento in cui cose che escono, allora il nostro modello produce effettivamente differenze evidenti, " Egli ha detto.

In questi casi, i ricercatori hanno scoperto che quando la luce fuoriesce dagli strati progressivamente più profondi dell'esplosione, le emissioni sembrerebbero il risultato di supernovae di stelle di dimensioni diverse.

"La luce della parte compressa della stella è più debole, "Goldberg ha spiegato, "proprio come ci aspetteremmo da un più compatto, stella non pulsante." Nel frattempo, la luce proveniente dalle parti della stella che si stavano espandendo in quel momento sarebbe apparsa più luminosa, come se provenisse da un più grande, stella non pulsante.

Goldberg prevede di presentare un rapporto a Research Notes dell'American Astronomical Society con Andy Howell, un professore di fisica, e il ricercatore postdottorato KITP Evan Bauer che riassume i risultati delle simulazioni eseguite specificamente su Betelgeuse. Goldberg sta anche lavorando con il postdoc del KITP Benny Tsang per confrontare diverse tecniche di trasferimento radiativo per le supernove, e con lo studente laureato in fisica Daichi Hiramatsu sul confronto tra modelli teorici di esplosione e osservazioni di supernova.