Astronomia gamma
Nucleosintesi Regioni dove avviene la nucleosintesi La supernova 1987ALa supernova 1987A
Prima del 1987 gli astrofisici erano già convinti che l’osservazione delle righe prodotte dagli elementi radioattivi sintetizzati durante l’esplosione di una supernova avrebbe fornito delle informazioni importantissime sui processi di nucleosintesi esplosiva, responsabili della formazione di molti elementi presenti in tutto l’universo. Tra i numerosi isotopi sintetizzati durante l’esplosione, il cobalto, 56Co, caratterizzato da una vita media di 114 giorni, è quello che si presenta in maggior quantità nei mesi che seguono l’esplosione. Il 56Co è il prodotto del decadimento del Nichel, 56Ni, un isotopo sintetizzato in grande quantità durante l’esplosione, la cui vita media è di soli 9 giorni. Le speranze degli astrofisici furono confermate in modo spettacolare grazie alle osservazione della supernova 1987a, comparsa il 24 febbraio 1987 nella grande Nube di Magellano. Nessun telescopio gamma era in funzione nei giorni immediatamente successivi all’esplosione.
Bisognò attendere fino all’agosto 1987 perchè lo strumento HEXE, a bordo del modulo Kvant, che era stato appena attaccato alla stazione spaziale MIR (allora sovietica), potesse osservare SN 1987a nell’intervallo tra 20 e 200 keV. 185 giorni dopo l’esplosione, HEXE scopriva una componente spettrale continua che arrivava fino a 200 keV e che veniva rivelata fino alla fine del 1988. Era ciò che rimaneva dei fotoni gamma emessi durante il decadimento del 56Co in ferro, 56Fe, degradati da numerose diffusioni Compton, avvenute durante l’attraversamento del guscio della supernova. Sebbene per nulla omogeneo, il guscio è totalmente opaco ai fotoni gamma nei mesi immediatamente seguenti l’esplosione: all’interno di esso i fotoni gamma interagiscono numerose volte, perdendo, insieme all’energia, la loro identità di riga nucleare. Con il passare del tempo il guscio, espandendosi, diventa più sottile. Il numero di interazioni diminuisce ed il guscio diventa più trasparente: la radiazione continua diminuisce d’intensità, un fenomeno chiaramente osservato da HEXE, e le zone meno dense del guscio cominciano a far filtrare i fotoni gamma senza che questi abbiano subito interazioni. Le righe nucleari, attese con tanta impazienza, sono finalmente rivelabili.
L’emissione di righe nucleari fu scoperta a partire dalla fine del 1987 dallo spettrometro gamma a bordo del satellite americano SMM (Solar Maximum Mission) e confermata da numerosi spettrometri con rivelatori al Ge, caratterizzati da una risoluzione in energia di gran lunga più elevata. Due righe, risultanti dal decadimento del 56Co in 56Fe, furono rivelate a 847 keV e 1,238 MeV. Le osservazioni gamma di SN 1987a hanno dunque fornito una conferma storica di tutte le teorie classiche sull’origine degli elementi. L’intensa emissione gamma continua, osservata da HEXE a partire dal 185° giorno, non are attesa prima del 300° giorno dopo l’esplosione. Mentre l’intensità dell’emissione gamma e la sua evoluzione sono certamente compatibili con i modelli, per una produzione complessiva di 0.08 Masse solari di 56Ni, lo studio ad alta risoluzione delle righe ha dimostrato che i modelli erano ben lungi dall’aver previsto fino a che punto la ripartizione degli isotopi radioattivi potesse essere inomogenea e la distribuzione macroscopica della materia del guscio potesse essere lontana dall’ipotizzata simmetria sferica.
Il video dell’evoluzione del resto di supernova 1987a
