O explozie stelară neobișnuită a eliminat straturile unei stele aflate pe moarte, relevând secrete despre modul în care Universul produce elementele chimice esențiale pentru noi. Astronomii au reușit să observe structura internă a unei stele aflate la sfârșitul ciclului său de viață, în timpul unei explozii cosmice rare numite „supernovă extrem de dezvelită”. Într-un studiu publicat în revista Nature, Steve Schulze de la Northwestern University din SUA și echipa sa analizează supernova 2021yfj și stratul dens de gaz care o înconjoară. Descoperirile lor sprijină teoriile curente referitoare la ceea ce se întâmplă în interiorul stelelor masive la finalul existenței lor și modul în care acestea au format elementele fundamentale ale universului pe care îl observăm azi.
Stelele își obțin energia prin fuziunea nucleară, un proces în care atomii mai ușori sunt combinați pentru a crea atomi mai grei, eliberând o cantitate semnificativă de energie. Fuziunea se desfășoară în etape de-a lungul vieții unei stele. Într-o serie de cicluri, hidrogenul (cel mai ușor element) fuzează pentru a deveni heliu, urmat de crearea elementelor mai grele, precum carbonul. Cele mai mari stele continuă acest proces, generând neon, oxigen, siliciu și, în cele din urmă, fier.
Fiecare ciclul de ardere progresează mai rapid decât precedenta. Ciclul hidrogenului poate dura milioane de ani, în timp ce ciclul siliciului se finalizează în doar câteva zile.
O explozie stelară neobișnuită
Pe măsură ce nucleul unei stele masive continuă să ardă, gazul de la exteriorul său devine stratificat, fiecare strat arătând compoziția rezultată din evoluția ciclică a arderii. În timp ce aceste procese au loc în nucleu, steaua își pierde constant gaz de la suprafață, transportat în spațiu de vântul stelar. Fiecare ciclu de fuziune produce un strat de gaz în expansiune, conținând un amestec variat de elemente.
Ce se poate întâmpla cu o stea masivă atunci când nucleul său devine plin de fier? Presiunea și temperatura extrem de ridicate vor determina fierul să fuzioneze, însă, spre deosebire de fuziunea atomilor mai ușori, acest proces absoarbe energie în loc să o elibereze. Eliberarea de energie prin fuziune era forța care menținea steaua împotriva propriei gravitații, așa că, în acest moment, nucleul de fier va colapsa. În funcție de masa inițială a stelei, nucleul colapsat va deveni fie o stea neutronică, fie o gaură neagră. Procesul de colaps produce o „reculare”, care expulzează energie și materie în spațiu cu viteze impresionante. Acest fenomen este cunoscut sub denumirea de supernovă prin colaps de nucleu, conform celor de la Sciencedaily.
Explozia luminează straturile de gaz eliminate anterior de stea, permițându-ne să vedem compoziția lor. În toate supernovele cunoscute până acum, acest material era derivat fie din stratul de hidrogen, fie din cel de heliu sau carbon, create în primele două cicluri de ardere nucleară.
Locul unde toate elementele chimice prind viață
Straturile interne (neon, oxigen și siliciu) sunt generate cu sute de ani înainte ca steaua să explodeze, ceea ce înseamnă că nu au suficient timp pentru a se îndepărta prea mult de aceasta. Această caracteristică face ca noua supernovă SN 2021yfj să fie extrem de fascinantă. Schulze și colegii săi au descoperit că materialul din exteriorul stelei provenea din stratul de siliciu, care se află imediat deasupra nucleului de fier și se formează într-o perioadă de timp de doar câteva luni.
