De decenii întregi, supernovele de tip Ia au reprezentat un mister fascinant pentru astronomi. Aceste explozii stelare violente joacă un rol esențial în înțelegerea universului, în special pentru a măsura distanțele cosmice.
Cu toate acestea, mecanismul exact al exploziei lor a rămas mult timp învăluit în mister.
O echipă de astronomi a marcat acum un pas major, aducând prima dovadă solidă a fenomenului de „dublă detonație” a unei supernove, un scenariu teoretic vechi, care acum luminează în sfârșit aceste cataclisme cosmice.
Pentru a înțelege pe deplin importanța acestei descoperiri, este necesar să pătrundem în natura supernovelor de tip Ia. Spre deosebire de stelele masive care explodează la sfârșitul vieții lor, Soarele nostru nu va ajunge niciodată o supernovă, deoarece nu are masa necesară.
După ce își va epuiza hidrogenul, el se va transforma într-o gigantă roșie, pentru ca mai apoi să devină o pitică albă, o stea compactă compusă în principal din carbon și oxigen.
Însă, unele pitice albe nu sunt singure, ci își trăiesc existența alături de o stea companionă, care le „cedează” materie, de obicei heliu sau hidrogen, printr-un proces numit acreție.
Dacă pitica albă atinge o masă critică de aproximativ 1,4 ori masa Soarelui – o limită cunoscută sub numele de Chandrasekhar – structura sa internă devine instabilă.
Sub această presiune extremă, pitica albă explodează într-o supernovă cu o luminozitate aproape standardizată, un eveniment care poate străluci la fel de puternic ca o întreagă galaxie pentru o anumită perioadă de timp.
Această proprietate de luminozitate constantă face ca supernovele de tip Ia să fie instrumente indispensabile pentru măsurarea distanțelor astronomice și, implicit, pentru înțelegerea expansiunii universului. Dar nu toate supernovele de tip Ia urmează acest scenariu „clasic”.
Anumite modele au propus o variantă mai complexă, denumită dublă detonație. Conform acestei ipoteze, pitica albă acumulează un strat de heliu la suprafața sa, care devine instabil și explodează primul.
Această primă explozie generează unde de șoc ce traversează pitica albă, declanșând apoi o a doua detonație în interior, care distruge complet steaua.
Acest mecanism este atrăgător, deoarece ar putea explica supernovele care explodează înainte de a atinge limita Chandrasekhar, precum și diversitatea observată în luminozitatea sau spectrele exploziilor.
Cu toate acestea, până de curând, au lipsit dovezile observaționale directe care să confirme acest scenariu. În acest context, Very Large Telescope (VLT) al Observatorului European Austral a venit să facă lumină în mister.
Prin observarea rămășiței unei supernove vechi de câteva secole, cunoscută sub denumirea de SNR 0509-67.5, cercetătorii au detectat prezența unor straturi de calciu organizate în două straturi distincte.
Aceste straturi corespund cu precizie predicțiilor modelului de dublă detonație, unde prima explozie de heliu produce un strat extern bogat în calciu, urmată de a doua explozie care eliberează un alt strat intern.
Această detecție reprezintă prima dovadă tangibilă că dubla detonație nu este doar o teorie, ci are loc efectiv în natură.
Priyam Das, doctorand la Universitatea din New South Wales, subliniază cât de mult aceste rezultate aduc o „indicație clară că piticele albe pot exploda cu mult înainte de a atinge celebra limită de masă Chandrasekhar”.
Această imagine a distribuit calciu în restul de supernovă SNR 0509-67.5, iar datele au fost obținute cu instrumentul MUSE (Multi-Unit Spectroscopic Explorer) de la VLT, reprezentând curbe suprapuse care delimitează două straturi concentrice de calciu, ejectate în timpul a două explozii distincte la moartea stelei, acum câteva secole.
Această descoperire depășește cu mult simpla rezolvare a unui mister stelar. Precizia măsurătorilor cosmologice se bazează pe încrederea că supernovele de tip Ia au toate o luminozitate intrinsecă comparabilă sau că diferențele lor pot fi corectate.
Înțelegerea mecanismelor variate care duc la aceste explozii permite o mai bună calibrare a acestor „lumânări standard”, îmbunătățind astfel estimările distanțelor în univers.
Acest lucru joacă un rol fundamental în studiile privind expansiunea cosmică, natura energiei întunecate și destinul pe termen lung al cosmosului nostru. O mai bună cunoaștere a supernovelor sporește fiabilitatea datelor pe care se bazează întreaga cosmologie modernă.
În plus, această descoperire luminează fizica complexă a piticelor albe și a reacțiilor nucleare explozive, având un impact asupra înțelegerii nucleosintezei, adică a formării elementelor grele în univers. Supernovele de tip Ia sunt, așadar, mult mai mult decât simple spectacole luminoase.
Ele sunt martori prețioși ai istoriei universului, iar înțelegerea naturii lor este esențială pentru a descifra secretele cosmosului.
Grație instrumentelor moderne puternice, precum VLT, astronomii depășesc treptat barierele invizibilului, dezvăluind mecanismele subtile și spectaculoase care guvernează viața și moartea stelelor.
Această confirmare a scenariului de dublă detonație marchează o etapă cheie, deschizând calea către cercetări și mai detaliate asupra diversității exploziilor stelare și a rolului lor în marea frescă cosmică. Detaliile studiului au fost publicate în prestigioasa revistă Nature Astronomy.
