Oamenii de știință au observat pentru prima dată o supernovă cu captură de electroni

Un tip de explozie cosmică prezis de mult timp a izbucnit în sfârșit pe scenă.

Cercetătorii au găsit dovezi convingătoare pentru o supernova de captare a electronilor, o explozie stelară aprinsă atunci când nucleele atomice absorb electroni în nucleul unei stele. Fenomenul a fost prezis pentru prima dată în 1980, dar oamenii de știință nu au fost niciodată siguri că au văzut unul. O erupție care a apărut pe cer în 2018, numită supernova 2018zd, se potrivește cu mai multe semne distinctive așteptate ale exploziei, raportează oamenii de știință pe 28 iunie în Astronomia naturii.

„Acestea au fost teoretizate atât de mult timp și este foarte frumos că am văzut unul acum”, spune astrofizicianul Carolyn Doherty de la Observatorul Konkoly din Budapesta, care nu a fost implicat în cercetare.

Supernovele care captează electroni rezultă din stele care stau chiar pe prăpastia explodării. Stele cu mai mult de aproximativ 10 ori masa soarelui devin supernove după ce reacțiile de fuziune nucleară din nucleu încetează, iar steaua nu se mai poate susține împotriva gravitației. Miezul se prăbușește spre interior și apoi revine, determinând straturile exterioare ale stelei să explodeze în exterior (SN: 2/8/17). Stelele mai mici, cu mai puțin de aproximativ opt mase solare, sunt capabile să reziste colapsului, formând în schimb un obiect dens numit pitică albă (SN: 30/06/21). Dar între aproximativ opt și 10 mase solare, există o cale de mijloc prost înțeleasă pentru stele. Pentru unele stele care se încadrează în acest interval, oamenii de știință au bănuit de mult că ar trebui să apară supernove de captare a electronilor.

În timpul acestui tip de explozie, nucleele de neon și magneziu din nucleul unei stele captează electroni. În această reacție, un electron dispare pe măsură ce un proton se transformă într-un neutron, iar nucleul se transformă într-un alt element. Acea captură de electroni înseamnă vești proaste pentru stea în războiul său împotriva gravitației, deoarece acei electroni ajută steaua să lupte cu colapsul.

Potrivit fizicii cuantice, atunci când electronii sunt împachetati strâns, ei încep să se miște mai repede. Acei electroni fermecați exercită o presiune care se opune atracției în interior a gravitației. Dar dacă reacțiile într-un cip de stea distanță la numărul de electroni, acel suport slăbește. Dacă nucleul stelei cedează – boom – asta declanșează o supernova de captare a electronilor.

Dar fără a observa o astfel de explozie, a rămas teoretic. „Marea întrebare aici a fost: „Există măcar acest tip de supernovă?””, spune astrofizicianul Daichi Hiramatsu de la Universitatea din California, Santa Barbara și Observatorul Las Cumbres din Goleta, California. Potențiale supernove cu captură de electroni au fost raportate înainte, dar dovezile nu au fost definitive.

Așa că Hiramatsu și colegii au creat o listă cu șase criterii pe care ar trebui să le îndeplinească o supernova de captare a electronilor. De exemplu, exploziile ar trebui să fie mai puțin energice și ar trebui să creeze diferite varietăți de elemente chimice decât supernovele mai tipice. Supernova 2018zd a bifat toate căsuțele.

O lovitură de noroc a ajutat echipa să rezolve cazul. De cele mai multe ori, când oamenii de știință observă o supernovă, au puține informații despre steaua care a produs-o – până când văd explozia, steaua a fost deja distrusă în bucăți. Dar, în acest caz, steaua a apărut în imaginile anterioare realizate de telescopul spațial Hubble și telescopul spațial Spitzer de la NASA. Proprietățile sale se potriveau cu cele așteptate pentru tipul de stea care ar produce o supernova de captare a electronilor.

„Toate împreună, este într-adevăr foarte promițător”, spune astrofizicianul Pilar Gil-Pons de la Universitat Politècnica de Catalunya din Barcelona. Citind rezultatele cercetătorilor, ea spune: „Am fost destul de entuziasmată, mai ales de identificarea progenitorului”.

Găsirea mai multor dintre aceste supernove ar putea ajuta la dezvăluirea progenitorilor lor, stele nepotrivite în acea masă ciudată de mijloc. De asemenea, ar putea ajuta oamenii de știință să rezolve mai bine diviziunea dintre stele care vor exploda și nu vor exploda. Iar observațiile ar putea dezvălui cât de des apar aceste supernove neobișnuite, o informație importantă pentru o mai bună înțelegere a modului în care supernovele asemănează cosmosul cu elemente chimice.