Il destino di una stella massiccia, al termine della sua vita, potrebbe dipendere non solo dalla sua massa, ma anche dal comportamento dei neutrini. Un nuovo studio, condotto da ricercatori del Niels Bohr Institute di Copenaghen, ha dimostrato che il cambiamento di “sapore” dei neutrini – un fenomeno fisico noto da tempo – potrebbe influenzare se una stella esploda come supernova o collassi direttamente in un buco nero. Questo risultato, pubblicato su Physical Review D, apre nuove prospettive nella comprensione dei meccanismi che regolano le esplosioni stellari e la formazione di oggetti celesti estremamente densi.
La fisica dei neutrini e il loro ruolo nella supernova
I neutrini, particelle elementari leggerissime e poco interagenti con la materia, possono cambiare “sapore” – un termine usato per indicare il loro tipo – durante il loro viaggio attraverso l’universo. Questo processo, chiamato oscillazione di sapore, ha implicazioni significative per la fisica delle particelle e, come ha dimostrato il lavoro di Irene Tamborra e Mariam Gogilashvili, potrebbe anche determinare il destino di una stella massiccia. Secondo i ricercatori, il numero e il comportamento dei neutrini elettronici e antineutrini elettronici all’interno del nucleo della stella potrebbe influenzare se si verifichi un’esplosione di supernova o un collasso diretto in un buco nero.
Il cambiamento di sapore dei neutrini può alterare il destino di una stella. I ricercatori hanno dimostrato che il processo di oscillazione dei neutrini, che avviene nel nucleo della stella durante l’esplosione, potrebbe giocare un ruolo chiave nel determinare se si forma una stella di neutroni o un buco nero.
Un modello più sofisticato cambia la visione
Per anni si riteneva che la massa della stella fosse il fattore principale che determinava il suo destino. Tuttavia, negli ultimi anni, grazie a modelli più avanzati, si è scoperto che esistono “islands of explodability” – aree di massa in cui le stelle potrebbero esplodere come supernove anche se superano le 40 masse solari. Questo ha reso necessario un approccio diverso per comprendere i meccanismi che inneschino l’esplosione. Il processo, noto come “delayed neutrino-driven explosion mechanism”, si basa sull’emissione di neutrini e antineutrini elettronici durante il collasso della stella. Questi neutrini, pur interagendo debolmente con la materia, possono riscaldare il gas sottostante l’onda d’urto e generare l’energia necessaria per innescare l’esplosione. Tuttavia, il lavoro di Tamborra e Gogilashvili ha mostrato che il cambiamento di sapore dei neutrini, che avviene all’interno dell’onda d’urto, potrebbe alterare il destino della stella, aumentando la probabilità che si formi un buco nero.
La fisica associata ai neutrini potrebbe spiegare il problema delle supernove. I neutrini di sapore diverso interagiscono in modo diverso con la materia, generando osservabili distinti. Questo potrebbe spiegare perché il numero di supernove osservate è inferiore a quanto previsto dai modelli teorici. Per confermare queste teorie, i ricercatori chiedono di sviluppare modelli più accurati e di collaborare con astronomi per trovare un riscontro osservativo nei messaggeri cosmici, come neutrini, onde gravitazionali e fotoni, che vengono rilevati sulla Terra. Il lavoro di Tamborra e Gogilashvili rappresenta un passo avanti nella comprensione dei meccanismi che regolano le esplosioni stellari e la formazione di oggetti celesti estremamente densi.
