A quanto pare non tutte le supernove funzionano. E quando falliscono, lasciano dietro di sé un residuo mezzo masticato, ancora in fiamme per il calore residuo ma per il resto senza vita: una stella zombi. Gli astronomi non sono sicuri di quante di queste creature dovrebbero essere morte si nascondano nelle profondità interstellari, ma con recenti simulazioni gli scienziati stanno facendo un elenco delle loro firme rivelatrici in modo che i futuri sondaggi possano potenzialmente rintracciarle.
Un'occasione fallita
Le stelle muoiono (come in, in realtà muoiono completamente) in una varietà di modi magnifici. Un modo in particolare è particolarmente straziante. Quando due stelle nascono insieme, una delle due sarà naturalmente un po' più grande dell'altra, a causa di una completa casualità. Le stelle più grandi fondono l'idrogeno a una velocità maggiore, quindi attraversano i loro cicli di vita più velocemente: combustione di idrogeno nella sequenza principale, gigante rossa in mongolfiera, combustione di elio furiosa, bella nebulosa planetaria e pensione nana bianca .
Il compagno della stella più grande osserva l'intero processo svolgersi prima di seguire le orme della sorella stellare. Ma quando la seconda stella più piccola si ingrandisce fino al palcoscenico della gigante rossa, a volte la situazione va pericolosamente storta. In orbita attorno alla nana bianca che un tempo era una stella a tutti gli effetti, il materiale della compagna può riversarsi sulla superficie, costruendo una densa atmosfera di elio.
La nana bianca esiste sul bordo di un coltello quantistico, supportata da una forza nota come pressione degenerativa . L'unica cosa che impedisce un ulteriore collasso è la sua bassa massa. Ancora e la bilancia sarà inclinata sfavorevolmente... che è esattamente ciò che accade quando risucchia del materiale sulla sua superficie da un compagno. Una volta che la nana bianca raggiunge una certa soglia critica, il carbonio e l'ossigeno del suo corpo iniziano a fondersi in una sequenza di detonazione incontrollata, rilasciando tutta quell'energia potenziale repressa in un'unica esplosione furiosa.
Tranne quando non lo fa.
Per ragioni che gli astronomi non comprendono appieno, non tutte le esplosioni innescate danno luogo a grandi tuffi. Forse il fronte di fiamma avvolgente nelle fasi iniziali non consuma completamente la nana bianca. Forse si accumula abbastanza materiale perché accada qualcosa di interessante, ma non di più. Forse i forti campi magnetici allontanano le energie all'ultimo minuto.
Indipendentemente dal metodo, tuttavia, non si liberano abbastanza energie per fare a pezzi completamente la nana bianca, lasciando qualcosa che sarebbe dovuto morire: uno zombi.
(Un)vita di uno zombi
Queste stelle zombi conducono vite particolari... o meglio, non-vite. Sono incandescenti, ancora doloranti per il fischio quasi da supernova che hanno subito. Nessuna grande sorpresa date le energie supreme scatenate anche durante un tentativo fallito di detonazione. Inoltre, sono piuttosto piccoli, perdono la maggior parte della loro massa nella violenta esplosione, lasciando dietro di sé una groppa che va dalla massa del sole a solo un decimo di quella.
Illustrazione di una nana bianca che accresce la massa spogliando la sua compagna non degenerata. Credito: ESO/Kornmesser
Con il tempo, però, si raffreddano. Dopo che è passato abbastanza tempo (esattamente quanto tempo dipende dalla loro massa, ma in genere è qualche milione di anni) sembrano indistinguibili da una tipica nana bianca. E a meno che non rimanga un compagno orbitante, permettendo la stima della massa, gli zombi sembrano... normali.
Quindi come sceglierli?
Toolkit di un cacciatore
Immagine di Hubble che mostra la nana bianca Stein 2051B e la stella più piccola sotto di essa sembrano essere vicine. Credito: NASA/ESA/K. Sahu (STScI)
È difficile individuare le supernove fallite che portano alle stelle zombi, note con il termine di Tipo 1ax, poiché sono molto meno luminose delle loro cugini completamente esplosivi (per ovvie ragioni). Sono stati individuati per la prima volta solo nel 2002 (nella tipica vena astronomica di 'ehi, quella cosa sembra strana') e da allora abbiamo raccolto solo circa 50 esempi. Sulla base dei pochi dati che abbiamo, dal 5 al 30% di tutte le supernove di tipo 1a (il tipo in cui una nana bianca detona rimpinzandosi dell'atmosfera di un compagno) porta a una stella zombi.
In rari casi, poi, possiamo fotografare il prima e il dopo e cogliere la nascita di uno zombie. Ma c'è un modo per trovare le stelle zombie stesse, molto tempo dopo la loro selvaggia formazione?
Intrigante, sì.
La chiave è una combinazione del loro calore iniziale e del loro mix di elementi pesanti. Tipicamente una nana bianca sarà quasi interamente costituita da carbonio e ossigeno. Ma durante l'evento di detonazione, quegli elementi si fondono in cose molto più pesanti.
Inizialmente quegli elementi pesanti galleggeranno semplicemente attorno alla massa dello zombi, insieme a tutto il carbonio e l'ossigeno non fusi e tutte le radiazioni che cercano di sfuggire all'interno caldo. Ma elementi diversi rispondono alle radiazioni in modi diversi. Attraverso un processo noto magicamente comelevitazione radiativa, alcuni elementi possono risalire in superficie, sospinti dalla pressione costante della radiazione interna.
Una volta in superficie, alterano sottilmente l'impronta digitale luminosa della stella, alterando lo spettro. Secondo simulazioni recenti , gli elementi del gruppo ferro di ferro, rutenio, osmio e hassio sono particolarmente prolifici sulle superfici di questi zombi.
Quindi, se guardi una nana bianca e sembra un po'... metallica... per i tuoi gusti, potresti semplicemente guardare in faccia uno zombi.
Per saperne di più: ' L'evoluzione a lungo termine e la comparsa delle stelle postgenitrici di tipo Iax '