Che cos'è una supernova a coppia instabile?

Una supernova a instabilità di coppia è un tipo speciale di supernova, o esplosione stellare, che si verifica solo in stelle molto massicce (tra 130 e 250 masse solari), con velocità di rotazione da basse a moderate e bassa metallicità (principalmente costituita da idrogeno ed elio ). In una supernova di instabilità di coppia, il nucleo della stella è così estremamente energetico che le collisioni tra raggi gamma e nuclei atomici provocano la creazione spontanea di coppie elettrone-positrone, assorbendo gran parte dell'energia termica e portando a una caduta di pressione. Questa caduta di pressione provoca il collasso parziale della stella a causa della gravità.

Le regioni di collasso vengono rapidamente surriscaldate a temperature e pressioni estreme, causando la rapida fusione di nuclei atomici e un enorme rilascio di energia. L'energia termica risultante è così grande che fa esplodere completamente la stella, lasciando indietro nulla. Tutte le altre supernovae lasciano resti di buchi neri o stelle di neutroni.

Oggi si ritiene che le supernovae a instabilità di coppia siano rare, con un solo candidato notato nella recente storia astronomica: SN 2006gy, che è stata definita "l'esplosione stellare più brillante mai registrata". Era dieci volte più potente di una supernova, e come altre esplosioni come le supernovae veniva definita ipernova. Alcuni scienziati hanno proposto che le supernovae a instabilità di coppia potrebbero lasciare un residuo di stella di quark, ma questo non è confermato.

Sebbene le supernovae a instabilità di coppia siano raramente osservate nel presente, si ritiene che fossero molto numerose in un lontano passato, tra le stelle della popolazione III primordiali, supermassicci e a bassa metallizzazione. Queste sono le prime stelle che nascono dopo il periodo di oscurità di 100 milioni di anni dopo il Big Bang. Sono sufficientemente vecchi e distanti per essere praticamente inosservabili usando la nostra attuale tecnologia del telescopio, sebbene il James Webb Space Telescope abbia immaginato la luce antica che si ritiene essere il debole bagliore delle stelle della Popolazione III.

Eta Carinæ è una stella nella nostra galassia con così tanta massa (100-150 masse solari) che potrebbe esplodere in una supernova di instabilità di coppia alla fine della sua vita. Essendo a soli 4.500 anni luce dalla Terra, se dovesse esplodere, sarebbe così luminoso che sarebbe possibile leggere di notte usando la sua luce. La supernova sarebbe persino visibile durante il giorno, come la Luna. Fortunatamente, non sarebbe ancora abbastanza energico da danneggiare significativamente l'atmosfera terrestre.