Studiare i neutrini per comprendere la fine di una stella

Alcune stelle, nella fase finale della loro evoluzione, attraversano uno stato, chiamato tecnicamente di pre-supernova, in cui vengono prodotti dei neutrini. Un recente studio ha permesso agli scienziati di fare importanti passi avanti per comprendere cosa accade alle stelle prima che esplodano e quindi muoiano. Lo studio, condotto presso l’ARC Center of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav) della Monash University (Australia), è stato effettuato per cercare modelli di evoluzione stellare finalizzati a testare previsioni incerte.

Quando una stella muore, essa emette un gran numero di neutrini che si pensa siano responsabili dell’esplosione della supernova risultante.

I neutrini fluiscono liberamente attraverso la stella e al di fuori di essa prima che l’esplosione raggiunga la superficie della stella. Gli scienziati sono quindi in grado di rilevarli prima che si formi la supernova; infatti, già nel 1987 ne furono rilevate alcune decine da una supernova esplosa, molte ore prima che l’esplosione venisse captata sotto forma di luce.

Con la futura generazione di rilevatori di neutrini ci si aspetta di riuscire a rilevare fino a 50.000 neutrini da una supernova simile. Grazie ai progressi della tecnologia, gli scienziati ritengono di poter captare i deboli segnali anche giorni prima dell’esplosione. Questi neutrini possono essere considerati come segnali di avviso per poter captare le prime luci di una supernova.

Inoltre, questo è l’unico modo per poter estrarre direttamente informazioni dall’interno di una stella – un po’ come fanno i raggi X con il corpo umano. Ma un’immagine ai raggi X non ha alcun senso se non si sa cosa si sta cercando.

Sebbene le modalità in cui una stella si evolve ed esploda siano abbastanza note, tuttavia gli scienziati nutrono ancora delle perplessità su come si arrivi all’esplosione di una supernova.

Molti fisici hanno cercato di definire dei modelli per queste fasi finali, ma i risultati appaiono molto casuali; non vi è la certezza scientifica della loro correttezza. Poiché i rilevamenti dei neutrini provenienti dallo stato di pre-supernova permettono agli scienziati di valutare meglio questi modelli, un gruppo di ricercatori dell’OzGRav ha approfondito lo studio delle ultime fasi dei modelli di evoluzione stellare e la loro rilevanza nelle stime de queste particolari particelle.

Il gruppo dell’OzGrav ha focalizzato lo studio su una singola stella la cui massa è 15 volte quella del Sole. L’emissione di neutrini calcolata con questi modelli stellari presentava notevoli differenze nella luminosità dei neutrini. Questo risultato porta a pensare che le stime sui neutrini da pre-supernova sono sensibili anche ai più piccoli dettagli del modello stellare.

Lo studio ha quindi rivelato la significativa incertezza che domina nelle previsioni dei neutrini da pre-supernova, così come la relazione esistente tra le caratteristiche dei neutrini e le proprietà della stella di riferimento.

La prossima supernova nella nostra galassia si potrebbe verificare in qualunque momento, e quindi gli scienziati sono costantemente all’erta per rilevare neutrini da pre-supernova; ma, ancora oggi gli stessi scienziati non sanno bene cosa si può imparare da queste osservazioni.

L’unica certezza che al momento esprimono i ricercatori è che questo studio può aprire una strada per interpretare i dati e quindi comprendere momenti cruciali dell’evoluzione di stelle massicce e del meccanismo dell’esplosione di una supernova.