Betelgeuse si sta preparando a esplodere in una supernova?

Molti guardano a Betelgeuse, una stella supergigante rossa posta tra 400 e 600 anni luce da noi (le misurazioni sono controverse), come la potenziale candidata per una prossima esplosione di supernova

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Betelgeuse si sta preparando a esplodere in una supernova?
Betelgeuse si sta preparando a esplodere in una supernova?

Molti guardano a Betelgeuse, una stella supergigante rossa posta tra 400 e 600 anni luce da noi (le misurazioni sono controverse), come la potenziale candidata per una prossima esplosione di supernova.

Il buco nero al centro della Via Lattea dovrebbe essere di dimensioni paragonabili all’estensione fisica della stella gigante rossa Betelgeuse: più grande dell’estensione dell’orbita di Giove intorno al Sole. Betelgeuse è stata la prima stella al di là del nostro Sole ad essere risolta come qualcosa di più di un punto di luce, ma altre supergiganti rosse, come Antares e VY Canis Majoris, sono note per essere più grandi e potrebbero effettivamente essere più avanti sulla strada per diventare un supernova di tipo II rispetto a Betelgeuse. ( Crediti : Andrea Dupree (Harvard-Smithsonian CfA), Ronald Gilliland (STScI), NASA ed ESA)

Sebbene abbia solo circa 8-10 milioni di anni, Betelgeuse è nella sua fase evolutiva finale.

Questa illustrazione mostra l’anatomia dell’interno di una supergigante rossa, come Betelgeuse o Antares. Sebbene l’intera estensione di Betelgeuse sia persino maggiore dell’orbita di Giove attorno al Sole, l’estensione di Antares arriva quasi a Saturno, misurata dalla fine della cromosfera superiore. La sua luminosa zona di accelerazione del vento si estende fino quasi all’estensione dell’orbita di Urano. ( Crediti : NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello)

Il suo nucleo fonde gli elementi a strati, con fusione di carbonio, neon e/o ossigeno al centro.

Illustrazione artistica (a sinistra) dell’interno di una stella massiccia nelle fasi finali, pre-supernova, della combustione del silicio. (La combustione del silicio forma ferro, nichel e cobalto nel nucleo.) Un’immagine di Chandra (a destra) del residuo di supernova di Cassiopea A mostra oggi elementi come ferro (in blu), zolfo (verde) e magnesio (rosso). Si prevede che Betelgeuse segua un percorso molto simile alle supernove di collasso del nucleo osservate in precedenza, anche se non sappiamo quale fusione di carbonio, neon e ossigeno si stia verificando al suo interno. ( Crediti : NASA/CXC/M.Weiss (illustrazione, a sinistra) NASA/CXC/GSFC/U. Hwang & J. Laming (immagine, a destra))

Nel frattempo, i suoi strati esterni variano enormemente: per dimensioni, temperatura e luminosità.

Questa simulazione della superficie di una supergigante rossa, accelerata per mostrare un intero anno di evoluzione in pochi secondi, mostra come una supergigante rossa “normale” si evolve durante un periodo relativamente tranquillo senza cambiamenti percettibili ai suoi processi interni. L’enormità della sua superficie e la volatilità dei tenui strati esterni porta a un’enorme variabilità su scale temporali brevi ma irregolari. ( Crediti : Bernd Freytag, Susanne Höfner e Sofie Liljegren)

Ad un certo momento, Betelgeuse esaurirà il combustibile del suo nucleo, morendo in una supernova di tipo II.

In una fase critica dell’evoluzione di una gigante rossa, un nucleo interno di “cenere” di ferro, nichel e cobalto imploderà, portando a un evento di “shock breakout” sulla superficie della stella: la prima eruzione di un nucleo-collasso supernova. 20 minuti dopo, tutta la furia dell’onda d’urto raggiunge la superficie e la stella condannata esplode come un’esplosione di supernova. ( Crediti : NASA Ames, STScI/G. Bacon)

Quando ciò accade, raggiungerà una luminosità massima di 10.000.000.000 di soli.

Nel 2011, una delle stelle in una galassia lontana che si trovava nel campo visivo della missione Kepler della NASA è diventata spontaneamente e fortuitamente una supernova. Questo ha segnato la prima volta che una supernova è stata catturata nell’atto di passare da una stella normale a un evento di supernova, con un sorprendente “breakout” che ha temporaneamente aumentato la luminosità della stella di un fattore di circa 7.000 rispetto al suo valore precedente. ( Crediti : NASA Ames/W. Stenzel)

Diversi milioni di neutrini appariranno nei rivelatori di neutrini della Terra.

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I rilevatori di neutrini e antineutrini operano avendo un grande “bersaglio” con cui i neutrini/antineutrini possono interagire all’interno di un serbatoio circondato da tubi fotomoltiplicatori, che consentono agli scienziati di ricostruire le caratteristiche dell’evento che si è verificato alla fonte. ( Crediti : Roy Kaltschmidt, Lawrence Berkeley National Laboratory; Daya Bay Antineutrino detector)

Nei cieli della Terra, questa esplosione corrisponderà alla luminosità della Luna piena, ma sarà concentrata in un unico punto.

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La costellazione di Orione come apparirebbe se Betelgeuse diventasse una supernova in un futuro molto prossimo. La stella brillerebbe approssimativamente con la stessa luminosità della Luna piena, ma tutta la luce sarebbe concentrata in un punto, piuttosto che estesa su un disco che copre circa mezzo grado. Il picco di luminosità dovrebbe essere raggiunto circa due settimane dopo l’esplosione iniziale. ( Credito : HeNRyKus/Wikimedia Commons)

Potrebbe accadere domani o fino a circa 100.000 anni da oggi.

La stella Wolf-Rayet WR 124 e la nebulosa circostante M1–67, riprese da Hubble, devono entrambe la loro origine alla stessa stella originariamente massiccia che ha espulso i suoi strati esterni ricchi di idrogeno. La stella centrale è ora molto più calda di quella precedente, poiché le stelle di Wolf-Rayet hanno tipicamente temperature comprese tra 100.000 e 200.000 K, con alcune stelle che hanno una cresta ancora più alta. Potrebbe una stella come questa, piuttosto che Betelgeuse, essere la prossima supernova ad occhio nudo della nostra galassia? Solo il tempo lo dirà. ( Crediti : ESA/Hubble e NASA; Ringraziamenti: Judy Schmidt (geckzilla.com))

Nel 2019/2020, Betelgeuse si è oscurata gravemente a causa di un notevole evento astronomico.

Betelgeuse ha emesso grandi quantità di gas e polvere nel corso della sua storia, riempiendo il mezzo interstellare che la circonda di materia, che viene illuminata dalla luce infrarossa. Questa immagine è stata scattata nel dicembre del 2019, sulla base dei dati ottenuti con lo strumento VISIR a bordo del Very Large Telescope dell’ESO. ( Crediti : ESO/P. Kervella/M. Montargès et al.; Ringraziamenti: Eric Pantin)

Ma poi è tornata ad illuminarsi: la gigante rossa aveva semplicemente “ruttato” una significativa nuvola di polvere.

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Alla fine del 2019, Betelgeuse si è attenuata di una grande quantità di luminosità, essendo scesa a un minimo di circa un terzo della sua luminosità normale dall’inizio del 2019 all’inizio del 2020. Nell’aprile 2020, tuttavia, Betelgeuse è tornata alla sua normale gamma di luminosità, con il colpevole individuato in un grande “rutto” di polvere emesso dalla stella. ( Crediti : ESO/M. Montargès et al.)

Tuttavia, da metà aprile 2023 , Betelgeuse si è improvvisamente illuminata oltre i suoi normali livelli.

Questo grafico mostra la luminosità apparente di Betelgeuse dal 2015 al 2023, con i dati dell’American Association for Variable Star Observers (AAVSO). Il grande evento di oscuramento del 2019-2020 spicca sul grafico, ma il recente schiarimento è molto sorprendente. ( Credito : Rami Maddow/Twitter)

Attualmente è la settima stella più luminosa del cielo, superando AchernarProcyon e Rigel.

Sebbene Betelgeuse sia una stella intrinsecamente variabile, normalmente non brilla così tanto come da aprile 2023 fino ad oggi per un periodo così prolungato in un tempo molto lungo. Attualmente brilla al 142% della sua normale luminosità, molti si chiedono cosa stia succedendo all’interno di Betelgeuse. ( Credito : @betelbot/Twitter)

Ecco quali saranno le avvisaglie dell’esplosione in supernova di Betlegeuse.

Nelle regioni interne di una stella che subisce una supernova con collasso del nucleo, una stella di neutroni inizia a formarsi nel nucleo, mentre gli strati esterni si schiantano contro di esso e subiscono le proprie reazioni di fusione fuori controllo. Vengono prodotti neutroni, neutrini, radiazioni e quantità straordinarie di energia, con neutrini e antineutrini che portano via la maggior parte dell’energia del collasso del nucleo della supernova. ( Credito : TeraScale Supernova Initiative/Oak Ridge National Lab)

e la fase finale pre-supernova (combustione del silicio) genererà antineutrini rilevabili.

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L’emissione elettromagnetica (a sinistra) e lo spettro delle energie dei neutrini/antineutrini (a destra) prodotti come una stella molto massiccia paragonabile a Betelgeuse si evolvono attraverso la combustione di carbonio, neon, ossigeno e silicio nel suo cammino verso il collasso del nucleo. Nota come il segnale elettromagnetico varia appena, mentre il segnale del neutrino attraversa una soglia critica sulla strada verso il collasso del nucleo. ( Credito : A. Odrzywolek, 2015)

Ciò, tuttavia, fornisce solo ore di preavviso.

Un’esplosione di supernova arricchisce il mezzo interstellare circostante di elementi pesanti. Questa illustrazione, del residuo di SN 1987a, mostra come il materiale di una stella morta viene riciclato nel mezzo interstellare. Oltre alla luce, abbiamo rilevato anche i neutrini di SN 1987a. Con i rivelatori LIGO e Virgo ora funzionanti, è possibile che la prossima supernova all’interno della Via Lattea produca un triplo evento multi-messaggero, trasportando particelle (neutrini), luce e onde gravitazionali insieme. ( Crediti : ESO/L. Calçada)

Le supernove si verificano, ma “quando” è imprevedibile.

Questa stella Wolf-Rayet è conosciuta come WR 31a, situata a circa 30.000 anni luce di distanza nella costellazione della Carena. La nebulosa esterna espelle idrogeno ed elio, mentre la stella centrale brucia a oltre 100.000 K. In un futuro relativamente prossimo, molti sospettano che questa stella esploderà in una supernova molto simile a WR 124, arricchendo il mezzo interstellare circostante con nuovi elementi pesanti . Non si può prevedere quale stella massiccia evoluta nella nostra galassia sarà la prossima supernova della Via Lattea. ( Crediti : ESA/Hubble e NASA; Ringraziamenti: Judy Schmidt)
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