Nuove analisi chimiche indicano che la pietra, chiamata Ipazia, potrebbe essere la prima prova tangibile, presente sulla Terra, di un’esplosione di supernova di tipo Ia.
Le supernove sono esplosioni stellari molto potenti. Ne esistono diverse categorie, inclusa una piuttosto strana chiamata tipo Ia. Nel corso di quest’esplosione, una gigante rossa morente collassa e diventa una nana bianca molto densa. Le nane bianche sono generalmente abbastanza stabili, tranne in rare occasioni: se incontrano un’altra stella, la “mangiano” fino a diventare così pesanti, calde e instabili da esplodere in uno dei fenomeni più potenti conosciuti nell’universo. Ora, un nuovo studio condotto da ricercatori dell’Università di Johannesburg, in Sud Africa, afferma di aver trovato prove di questa enorme esplosione in una roccia rara trovata nel deserto. I risultati sono stati appena pubblicati sulla rivista ‘Icarus’. Dal 2013 Jan Kramers, Georgy Belyanin e Hartmut Winkler studiano la roccia che da allora ha preso il nome di Ipazia, un ciottolo che ha sconcertato gli scienziati sin dalla sua scoperta a metà degli anni ’90. La ricostruzione spiega come Ipazia in realtà iniziò la sua esistenza come una stella gigante rossa, che collassò in una nana bianca e che alla fine “mangiò” un’altra stella finendo per esplodere in una supernova di tipo Ia. Tutto questo avveniva all’interno di una nuvola di polvere – o nebulosa – dove gli atomi di gas, dopo essersi raffreddati, aderivano alle particelle della nebulosa. “In un certo senso, potremmo dire che abbiamo ‘catturato’ un’esplosione di supernova Ia ‘sul fatto’, perché gli atomi di gas dell’esplosione sono rimasti intrappolati nella nuvola di polvere circostante, che alla fine ha formato il corpo principale di Ipazia“, spiega Kramers. Un’enorme “bolla” di questa miscela di atomi di polvere e gas della supernova non ha mai interagito con altre nubi di polvere. E così sono trascorsi milioni di anni, in cui questa “bolla” è finalmente diventata un corpo solido. Questo processo probabilmente si è verificato in una parte esterna più fredda e molto più “tranquilla” del nostro vicinato cosmico, forse nella nuvola di Oort o nella cintura di Kuiper. Ma come è finito questo frammento sulla Terra? Gli autori ritengono che, a un certo punto, la sua traiettoria si sia bloccata sul nostro pianeta, dove il calore dell’ingresso nell’atmosfera terrestre, probabilmente combinato con l’impatto, ha frantumato il substrato roccioso, disseminando il deserto sud-occidentale di frammenti di “microdiamanti“. “Se questa ipotesi è corretta, la pietra di Ipazia sarebbe la prima prova tangibile sulla Terra di un’esplosione di una supernova di tipo Ia. Nel 2013, gli autori hanno eseguito un’analisi degli isotopi dell’argon, deducendo che la roccia non si sia formata sulla Terra. Due anni dopo, hanno esaminato i gas nobili nel frammento, il che indicava che non poteva essere un pezzo di nessun tipo noto di meteorite o cometa. Nel 2018, il team ha pubblicato diverse analisi, inclusa la scoperta di un minerale, il fosfuro di nichel, che in precedenza non era stato trovato in nessun oggetto del nostro Sistema Solare. Ricapitolando: non proveniva dalla Terra, non apparteneva a nessun tipo conosciuto di cometa o meteorite e conteneva un minerale mai visto nel Sistema Solare. Gli autori hanno deciso di andare oltre e cercare qualcosa di più delle differenze, delle coincidenze con qualche altro fenomeno. “Volevamo vedere se c’è una sorta di struttura chimica coerente nella pietra”, spiega Kramers.
”Abbiamo identificato 15 diversi elementi in Ipazia con precisione e accuratezza molto maggiori grazie alla microsonda protonica. Questo ci ha fornito gli ‘ingredienti’ chimici di cui avevamo bisogno, in modo che Jan potesse avviare il processo successivo di analisi di tutti i dati”, spiega Belyanin. Il primo grande nuovo indizio dalle analisi del fascio di protoni è stato il livello sorprendentemente basso di silicio nei bersagli di pietra di Ipazia. Il silicio, insieme al cromo e al manganese, rappresentava meno dell’1% di quanto ci si aspetterebbe da un oggetto formatosi all’interno del nostro Sistema Solare interno, la zona in cui si è formato il nostro pianeta. Inoltre, gli alti contenuti di ferro, zolfo, fosforo, rame e vanadio “erano evidenti e anomali“, aggiunge Kramers. “Abbiamo trovato un modello coerente di abbondanza di oligoelementi che è completamente diverso da qualsiasi cosa nel sistema solare, primitivo o evoluto. Anche gli oggetti nella cintura degli asteroidi e i meteoriti non corrispondono. Quindi guardiamo fuori dal sistema solare“, afferma l’autore. La prossima spiegazione più semplice possibile per quel modello di concentrazione degli elementi sarebbe una stella gigante rossa, un tipo abbastanza comune nell’universo. Ma i dati del raggio di protoni escludevano anche questa ipotesi: Ipazia aveva troppo ferro, troppo poco silicio e concentrazioni troppo basse di elementi pesanti più pesanti del ferro. Il successivo “sospetto” da considerare era una supernova di tipo II, dove è coinvolto molto ferro e un tipo relativamente comune di supernova. Ma anche in questo caso, i dati del fascio di protoni escludevano questa ipotesi: una supernova di tipo II era altamente improbabile come fonte di strani minerali presenti in Ipazia, come il fosfuro di nichel. Gli autori hanno quindi esaminato le supernove di tipo Ia, un fenomeno raro che si verifica solo una o due volte durante l’intera esistenza di una galassia e che è all’origine del ferro. In effetti, la maggior parte dell’acciaio sulla Terra era un tempo l’elemento ferro creato dalle supernove. Inoltre, fortunatamente, hanno una ‘firma chimica’ molto particolare: la fusione nucleare che si è verificata durante l’esplosione della supernova Ia che ha creato pattern di concentrazione degli elementi molto insoliti. La nana bianca che esplode in una supernova Ia, inoltre, non si limita a frantumarsi, ma si trasforma letteralmente in atomi che vengono scagliati nello spazio. “Tutti i dati e i modelli teorici della supernova Ia mostrano rapporti di ferro molto più elevati rispetto al silicio e al calcio rispetto ai modelli della supernova II“, afferma Kramers. In questo senso, i dati del laboratorio del fascio di protoni a Ipazia si adattano ai dati e ai modelli della supernova Ia”. Si tratta di elementi come il silicio, zolfo, calcio, titanio, vanadio, cromo, manganese, ferro e nichel. Tuttavia, non tutti i 15 elementi analizzati in Ipazia corrispondono alle previsioni. Per 6 dei 15 elementi, i rapporti erano tra 10 e 100 volte superiori agli intervalli previsti dai modelli teorici per le supernove di tipo 1A. Si tratta di elementi come ‘alluminio, fosforo, cloro, potassio, rame e zinco. “Dal momento che una stella nana bianca si forma da una gigante rossa morente, Ipazia potrebbe aver ereditato queste proporzioni dei sei elementi di una stella gigante rossa. Questo fenomeno è stato osservato nelle nane bianche in altre indagini”, aggiunge Kramers. Se questa ipotesi fosse corretta, Ipazia sarebbe la prima prova tangibile sulla Terra dell’esplosione di una supernova di tipo Ia, uno degli eventi più energetici dell’universo. E, inoltre, un indizio sulla storia cosmica del nostro universo.
