Le stelle massicce, quelle che hanno una massa almeno otto volte superiore a quella del Sole, terminano la loro esistenza con un’esplosione spettacolare, nota come supernova. Questi eventi sono così potenti da superare in luminosità intere galassie per mesi, lasciando dietro di sé un buco nero o una stella di neutroni. Tuttavia, una recente scoperta suggerisce che non tutte le stelle massicce esplodono come supernovae. Alcune potrebbero evitare l’esplosione, collassando direttamente in un buco nero.
Il fato di una stella: un equilibrio precario
Le stelle sono sostenute da un delicato equilibrio tra la forza esterna della fusione nucleare e la forza interna della gravità. Durante la maggior parte della loro vita, questi due meccanismi si compensano, mantenendo la stella stabile. Tuttavia, quando una stella massiccia esaurisce il suo combustibile nucleare, la fusione rallenta e la gravità prende il sopravvento. Normalmente, questo porta a un’esplosione catastrofica: una supernova che disperde gli strati esterni della stella nello spazio.
Ma ci sono casi in cui l’esplosione non si verifica. Una nuova ricerca ha documentato un fenomeno intrigante: una stella supergigante della galassia di Andromeda, denominata M31-2014-DS1, ha saltato il processo di esplosione, collassando silenziosamente in un buco nero.
Una supernova mancata: il caso di M31-2014-DS1
Nel 2014, gli astronomi hanno osservato una luminosità crescente nel medio infrarosso proveniente da M31-2014-DS1. Per circa mille giorni, la stella ha mantenuto la stessa luminosità, per poi iniziare un declino drastico che è durato fino al 2019. Dopo anni di osservazioni, nel 2023 la stella è risultata completamente invisibile nelle rilevazioni ottiche e nel vicino infrarosso.
Secondo i ricercatori, M31-2014-DS1 aveva inizialmente una massa di circa 20 masse solari, ma nella fase finale ne restavano solo 6,7. La stella era circondata da un guscio di polvere, segnale tipico di un’esplosione, ma non sono state rilevate tracce ottiche della supernova. Questo suggerisce che la stella è collassata direttamente in un buco nero senza passare per l’esplosione attesa.
Il fallimento di un’esplosione: lo shock da neutrini
Cosa potrebbe portare una stella a collassare senza esplodere? Il processo è complesso e riguarda il comportamento dei neutrini, particelle subatomiche che svolgono un ruolo cruciale nella dinamica di una supernova. Quando il nucleo di una stella collassa, gli elettroni si fondono con i protoni formando neutroni e neutrini, in un processo chiamato neutronizzazione. I neutrini, solitamente indifferenti alla materia, in questo contesto possono interagire con il materiale circostante, generando un’onda d’urto.
Ma questa onda d’urto non sempre riesce a propagarsi. Se lo shock si blocca e non viene “rianimato”, la stella non esplode. Invece, il nucleo continua a collassare, formando un buco nero. Questo è esattamente ciò che sembra essere accaduto a M31-2014-DS1: l’onda d’urto si è fermata e la stella è collassata sotto il suo stesso peso.
Un fenomeno raro ma potenzialmente comune
M31-2014-DS1 non è l’unica “supernova fallita” osservata. Nel 2009, gli astronomi hanno documentato un caso simile in NGC 6946, conosciuta come la “Galassia dei Fuochi d’Artificio”. La stella, chiamata N6946-BH1, aveva una massa di circa 25 volte quella del Sole e dopo un picco di luminosità è scomparsa dalla vista ottica, lasciando solo un debole bagliore infrarosso.
Queste osservazioni sollevano interrogativi fondamentali sulla nostra comprensione delle supernovae. Una recente indagine ha monitorato 27 galassie vicine alla ricerca di stelle massicce scomparse, suggerendo che tra il 20% e il 30% delle stelle massicce potrebbe concludere la propria vita con un collasso diretto, evitando l’esplosione di supernova. Tuttavia, solo due casi, M31-2014-DS1 e N6946-BH1, sono stati confermati finora.
Implicazioni per la ricerca astrofisica
Queste scoperte indicano che le supernovae fallite potrebbero essere più comuni di quanto si pensasse, ma restano difficili da individuare. A differenza delle supernovae, che brillano con intensità straordinaria, una supernova fallita si manifesta per l’assenza di un’esplosione, rendendola più elusiva.
Queste stelle che collassano direttamente in buchi neri potrebbero costituire un meccanismo fondamentale nella formazione di buchi neri di massa stellare, e potrebbero influenzare la nostra comprensione dei cicli evolutivi delle stelle massicce. Con ulteriori studi e osservazioni, gli astronomi sperano di scoprire nuove prove di queste esplosioni mancate e di comprendere meglio i processi estremi che le determinano.
In un universo in cui le esplosioni di supernova segnano la fine spettacolare di una stella, è affascinante scoprire che, a volte, il finale è un silenzioso collasso nel nulla, un epilogo che sfida le nostre aspettative e apre nuove strade di ricerca.
