Hanno una massa compresa tra 7 e 11 volte quella del Sole, sono la categoria più rappresentata nella nostra galassia, ma non è ancora chiara la fase finale del loro ciclo evolutivo: sono le stelle di massa intermedia, protagoniste di un recente studio di Physical Review Letters, che ha cercato di far luce sul loro destino (articolo: “Discovery of an Exceptionally Strong β-Decay Transition of 20 F and Implications for the Fate of Intermediate-Mass Stars”). L’indagine, che si è basata su simulazioni in laboratorio, è stata svolta da un gruppo internazionale di ricercatori coordinato dal Dipartimento di Fisica ed Astronomia dell’Università di Aarhus (Danimarca).
Negli anni, gli studiosi hanno notato che la massa è un fattore che influenza il percorso evolutivo e l’epilogo delle stelle: quelle dotate di una massa bassa (come il Sole) raggiungeranno lo stato di nana bianca, mentre i ‘pesi massimi’ vivranno un finale spettacolare come supernove. Se per queste due famiglie di astri l’esito è noto, non lo è altrettanto per quelli che sono in una ‘via di mezzo’: il destino delle stelle di massa intermedia può essere il collasso (che dà origine ad una stella di neutroni) oppure un’esplosione termonucleare. Finora l’ipotesi più accreditata propendeva per il collasso, ma le sperimentazioni effettuate per il nuovo studio mostrano che è più probabile l’esplosione, da cui deriverebbero importanti implicazioni per l’evoluzione chimica nella Via Lattea.
Gli astrofisici hanno riscontrato che a fare la differenza nel finale degli astri di massa intermedia è un piccolo dettaglio: la facilità con cui un isotopo del neon – il neon 20 – ‘cattura’ gli elettroni nel nucleo stellare. A seconda del tasso di ‘cattura’, la stella potrà o esplodere o collassare e diventare una stella di neutroni; è stato proprio questo dettaglio a mettere sull’avviso il gruppo di lavoro, che si è focalizzato a studiare la transizione tra gli stati fondamentali degli isotopi neon 20 e fluoro 20. Il tasso è stato determinato combinando calcoli teorici e misurazioni del decadimento beta (un tipo di decadimento radioattivo) del fluoro 20: l’esperimento ha mostrato una sorprendente e forte transizione tra gli stati fondamentali di questi due isotopi, che ha portato alla ‘cattura’ degli elettroni nel neon 20, verificatasi ad una densità minore rispetto a quanto ritenuto in precedenza.
Questo meccanismo implica che il finale più probabile per le stelle di massa intermedia sia l’esplosione termonucleare, da cui si produce una supernova subluminosa di tipo Ia e una particolare categoria di nana bianca, nota come ‘nana bianca all’ossigeno-neon-ferro’. Da questo epilogo drammatico deriva, infine, l’emissione di copiose quantità di materiali che possono influenzare il quadro chimico della nostra galassia: queste sostanze sono ricche di titanio 50, cromo 54 e ferro 60, isotopi individuati in alcune meteoriti (i primi due) e nei sedimenti marini della Terra (il ferro 60). Questi ritrovamenti possono essere quindi indicativi di esplosioni di stelle di massa intermedia nel nostro vicinato galattico.
