Supernovae asimmetriche e potentissime per le prime stelle e la reionizzazione
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Una stella molto antica e riccha di zinco alla base di un modello tutto nuovo di morte stellare per i primi astri apparsi nell'universo. Un risultato importante anche per la cosmologia.


Fonte Anna Frebel et al. Chemical Abundance Signature of J0023+0307: A Second-generation Main-sequence Star with [Fe/H] less than -6, The Astrophysical Journal (2019)


Rappresentazione dei getti dalle prime stelle dell'universo. Credit: Melanie Gonick
Rappresentazione dei getti dalle prime stelle dell'universo. Credit: Melanie Gonick

Qualche centinaia di milioni di anni dopo il Big Bang , le primissime stelle dell'universo hanno forgiato gli elementi più pesanti compresi carbonio, ferro e zinco. Queste prime stelle erano probabilmente gigantesche e di brevissima durata e la loro morte dovrebbe essere coincisa con feroci esplosioni di supernova presumibilmente sferiche. Questo è quanto ritenuto finora, ma un nuovo studio del MIT sembra avvalorare l'ipotesi di potentissimi e asimmetrici getti abbastanza violenti da espellere gli elementi pesanti nelle galassie vicine. Questi elementi sarebbero poi serviti come semi per la seconda generazione di stelle.

I ricercatori hanno riportato una forte abbondanza di zinco in HE 1327-2326, una antica stella appartenente alla seconda generazione stellare. Si ritiene che la stella possa aver acquisito questa quantità di zinco da una esplosione asimmetrica di una delle primissime stelle.

Quando una stella di questo tipo esplode, una parte viene risucchiata e va a far parte del buco nero risultante. Soltanto in presenza di certi meccanismi come un getto in grado di espellere materiale è possibile osservare questo stesso materiale nella prossima generazione stellare. E questo è quanto dovrebbe essere accaduto nel caso di HE 1327-2326. Si tratta della prima evidenza osservativa di una supernova asimmetrica nel primissimo universo, ovviamente se confermata, il che cambia il modo di vedere la morte delle prime stelle.

HE 1327-2326 è stata scoperta nel 2005 e all'epoca si trattava della stella più povera di metalli mai osservata, con piccolissime concentrazioni di elementi più pesanti di idrogeno e elio. Una indicazione netta dell'appartenenza alla seconda generazione di stelle. Oggi possiamo vedere ancora qualcuna di queste stelle, ma le primissime erano nettamente più grandi e sono esplose quasi subito. A Maggio 2016 la stella è stata nuovamente osservata grazie a una distanza di "appena" cinquemila anni luce dalla Terra: gli occhi erano quelli di Hubble Space Telescope e sono stati utilizzati per circa due settimane (non continuamente, ovviamente): tramite il Cosmic Origins Spectrograph sono state ottenute le abbondanze di ciascun elemento singolo. Proprio da queste osservazioni è emersa la grande abbondanza di zinco, talmente strana da richiedere più verifiche e più analisi.

Diecimila simulazioni di supernovae sono state necessarie, variando energie, configurazioni e altri parametri, per trovare il modello finale più aderente: una supernova asimmetrica con espulsione di getti, estremamente esplosiva, con una potenza equivalente a quella di 1030 bombe a idrogeno. Dieci volte più potente di quanto non ritenuto finora.  Esplosioni di questo genere possono aiutare anche nella comprensione della fase di reionizzazione dell'universo visto che di fronte a tali energie anche la morte delle prime stelle potrebbe giocare un ruolo fondamentale.