Barbenheimer: l’antica stella rara esplosa misteriosamente

Gli scienziati hanno scoperto prove dell’esistenza di una stella massiccia dell’universo primordiale che non si adatta alla nostra attuale comprensione del cosmo.

L’antica stella, che i ricercatori hanno soprannominato “Barbenheimer”, aveva nel suo nucleo un mix di elementi chimici mai visti prima, e morì di una morte apparentemente impossibile dando vita a una stella altrettanto sconcertante.

La stella Barbenheimer, appena scoperta, è esplosa in una supernova miliardi di anni fa, lasciando dietro di sé una nuvola di elementi insoliti. (Credito immagine: Università di Chicago/SDSS-V/Melissa Weiss)
La stella Barbenheimer, appena scoperta, è esplosa in una supernova miliardi di anni fa, lasciando dietro di sé una nuvola di elementi insoliti. (Credito immagine: Università di Chicago/SDSS-V/Melissa Weiss)

I ricercatori hanno scoperto tracce della Stella Barbenheimer dopo aver osservato più da vicino J0931+0038, una gigante stella rossa distante. J0931 è stata scoperta per la prima volta nel 1999 dallo Sloan Digital Sky Survey (SDSS) – uno dei database astronomici più grandi e dettagliati del cielo notturno – ma che fino ad ora non era stato adeguatamente analizzato.

In un nuovo studio, i ricercatori hanno utilizzato i telescopi SDSS nel Nuovo Messico per osservare J0931 e hanno catturato uno spettro dettagliato della luce della stella, che è stato successivamente verificato da osservazioni di follow-up dal Giant Magellan Telescope in Cile. Questi spettri hanno rivelato che J0931 apparentemente aveva una metallicità, o composizione chimica, estremamente strana, con una concentrazione insolitamente alta di elementi pesanti

Utilizzando i dati appena acquisiti, il gruppo di ricerca ha ricostruito il modo in cui J0931 si è formata attraverso un processo noto come archeologia stellare. Ciò ha rivelato che la stella è nata dai resti di supernova di una stella ancora più grande – tra 50 e 80 volte più massiccia del Sole – che risale a 13 miliardi di anni fa, circa 700 milioni di anni dopo il Big Bang.

La composizione chimica della stella madre, ovvero Barbenheimer, era altrettanto strana e completamente diversa dalle altre stelle conosciute nell’universo primordiale.

“Non abbiamo mai visto nulla di simile”, ha scritto in una nota l’autore principale dello studio Alex Ji, astrofisico dell’Università di Chicago. 

J0931 è una stella gigante rossa formatasi dai resti di supernova della stella Barbenheimer.(Credito immagine: Università di Chicago/SDSS-V/Melissa Weiss)
J0931 è una stella gigante rossa formatasi dai resti di supernova della stella Barbenheimer.(Credito immagine: Università di Chicago/SDSS-V/Melissa Weiss)

La metallicita’ di J0931

Gli scienziati sostengono che la composizione chimica osservata in J0931 è strana per tre ragioni. Innanzitutto, la stella ha livelli insolitamente bassi di elementi più leggeri come magnesio, sodio e alluminio, che normalmente sono più abbondanti nelle stelle. In secondo luogo, contiene una quantità insolitamente elevata di elementi di peso medio come ferro, nichel e zinco. E infine, secondo i ricercatori, contiene una “sovrabbondanza” di elementi più pesanti come lo stronzio e il palladio.

“A volte vediamo una di queste caratteristiche alla volta, ma non le avevamo mai osservate tutte insieme nella stessa stella”, ha affermato la coautrice dello studio Jennifer Johnson, astronoma della Ohio State University.

La maggior parte delle stelle hanno una composizione chimica inversa rispetto a J0931, ovvero, hanno livelli più alti di elementi leggeri e livelli più bassi di elementi di peso medio o più pesanti. Questo perché le stelle sono costituite prevalentemente da idrogeno ed elio, che si fondono insieme nei nuclei stellari per creare elementi più pesanti. Tuttavia, anche questi nuovi elementi, che sono molto meno abbondanti, alla fine si fonderanno in elementi sempre più pesanti.

La stella Barbenheimer probabilmente aveva una composizione chimica diversa da quella di qualsiasi altra stella conosciuta dell'universo primordiale.(Credito immagine: Università di Chicago/SDSS-V/Melissa Weiss)
La stella Barbenheimer probabilmente aveva una composizione chimica diversa da quella di qualsiasi altra stella conosciuta dell’universo primordiale.(Credito immagine: Università di Chicago/SDSS-V/Melissa Weiss)

Il mistero della Stella Barbenheimer e di J0931

Gli scienziati non riescono a spiegare perché J0931 abbia una tale abbondanza di elementi pesanti dato che non sembra avere una concentrazione sufficientemente elevata di elementi più leggeri per averli creati.

“Sorprendentemente, nessun modello esistente di formazione degli elementi può spiegare ciò che abbiamo osservato”, ha detto la coautrice dello studio Sanjana Curtis, astronoma dell’Università della California, Berkeley. “Sembra quasi contraddittorio”, ha aggiunto.

L’insolita metallicità di J0931 sarebbe stata in parte ereditata dagli ingredienti che la Stella Barbenheimer ha sputato quando è esplosa. Questo significa che la Stella Barbenheimer probabilmente aveva una metallicità similmente invertita. Ciò che gli scienziati trovano strano è che, nell’universo primordiale, le stelle non sarebbero dovute esistere abbastanza a lungo da creare concentrazioni così elevate di elementi pesanti.

Tuttavia, ciò che è ancora più strano è che la Stella Barbenheimer non sarebbe mai dovuta diventare una supernova, hanno scritto i ricercatori. In teoria, una stella con la massa prevista da Barbenheimer sarebbe dovuta collassare in un buco nero anziché esplodere.

Al momento, il gruppo di studio non può spiegare perché questo non sia avvenuto.

L’unico modo che hanno gli scienziati per saperne di più sulla stella Barbenhaimer e sulla sua misteriosa composizione chimica, è cercare altre stelle simili provenienti dall’universo primordiale per scoprire altri pezzi di questo puzzle cosmico.

Fonte: arxiv

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