Supernovele supuse pot produce o mare parte din elementele grele ale universului

Exploziile violente de stele masive magnetizate pot forja majoritatea elementelor grele ale universului, cum ar fi argintul și uraniul.

Aceste elemente de proces r, care includ jumătate din toate elementele mai grele decât fierul, sunt, de asemenea, produse atunci când stelele neutronice se îmbină (SN: 16/10/17). Dar ciocnirile acelor stele moarte singure nu pot forma toate elementele procesului r văzute în univers. Acum, oamenii de știință au identificat un tip de supernovă energetică numită hipernova magnetorotațională ca un alt potențial loc de naștere al acestor elemente.

Rezultatele, descrise 7 iulie în Naturăprovin din descoperirea unei stele gigantice roșii în vârstă – posibil cu o vechime de 13 miliarde de ani – în haloul Căii Lactee (SN: 1/9/20). Analizând structura elementară a stelei, care este ca manualul de instrucțiuni genetice a unei stele, astronomii s-au uitat înapoi în istoria familiei stelei. Patruzeci și patru de elemente diferite văzute în stea sugerează că s-a format din material rămas „de o explozie specială a unei stele masive la scurt timp după Big Bang”, spune astronomul David Yong de la Universitatea Națională Australiană din Canberra.

Elementele stelei antice nu provin din rămășițele unei fuziuni de stele neutroni, spun Yong și colegii săi. Abundența sa de anumite elemente grele, cum ar fi toriu și uraniu, a fost mai mare decât s-ar fi așteptat dintr-o fuziune a stelelor neutronice. În plus, steaua conține și elemente mai ușoare, cum ar fi zincul și azotul, care nu pot fi produse prin acele fuziuni. Și din moment ce steaua are o deficiență extremă de fier – un element care se acumulează în timpul multor nașteri și decese stelare – oamenii de știință cred că uriasa roșie este o stea de a doua generație ale cărei elemente grele au provenit toate dintr-un eveniment de tip supernovă predecesor.

Simulările sugerează că evenimentul a fost o hipernovă magnetorotațională, creată în moartea unei stele care se învârte rapid, foarte magnetizate, de cel puțin 25 de ori masa Soarelui. Când aceste stele explodează la sfârșitul vieții ca un tip de supernovă complet, ele pot avea mediile energetice și bogate în neutroni necesare pentru a forja elemente grele.

Hipernovele magnetorotaționale ar putea fi similare cu colapsarii – stele masive, care se rotesc, care se prăbușesc în găuri negre în loc să explodeze. Colapsarii au fost propuși anterior și ca locuri de naștere ale elementelor de proces r (SN: 5/8/19).

Cercetătorii cred că hipernovele magnetorotaționale sunt rare, compunând doar 1 din 1.000 de supernove. Chiar și așa, astfel de explozii ar fi de 10 ori mai frecvente decât fuziunile stelelor de neutroni de astăzi și ar produce cantități similare de elemente grele per eveniment. Alături de omologii lor mai puțin energici, numite supernove magnetorotaționale, aceste hipernove ar putea fi responsabile pentru crearea a 90% din toate elementele procesului r, calculase anterior coautorul Chiaki Kobayashi, un astrofizician la Universitatea din Hertfordshire din Hatfield, Anglia. În universul timpuriu, când stelele masive, cu rotație rapidă, erau mai frecvente, astfel de explozii ar fi putut fi și mai influente.

Observațiile sunt impresionante, spune Stan Woosley, astrofizician la Universitatea din California, Santa Cruz, care nu a fost implicat în noul studiu. Dar „nu există nicio dovadă că [elemental] abundențe în această stea cu deficit de metal au fost realizate într-un singur eveniment. Ar fi putut fi unul. Ar fi putut fi 10.” Unul dintre aceste evenimente ar fi putut chiar să fie o fuziune a stelelor de neutroni, spune el.

Oamenii de știință speră să găsească mai multe stele precum gigantul roșu în vârstă, care ar putea dezvălui cât de frecvente sunt hipernovele magnetorotaționale. Deocamdată, steaua recent analizată rămâne „incredibil de rară și demonstrează nevoia de… anchete mari pentru a găsi astfel de obiecte”, spune Yong.