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La rinascita della supernovae superluminosa


Nel 2015 ASASSN-15lh guadagnato la fama come la supernova più luminosa mai scoperta. Quasi un anno dopo e contro ogni previsione, la supernova si è riaccesa.


 

Subo Dong  e i colleghi dell’università di Pechino hanno scoperto la potente esplosione stellare nota come ASASSN-15lh il 14 giugno 2015, usando l’All-Sky Automated Survey for Supernovae (ASASSN). Quattro telescopi robot di 14 centimetri, noti collettivamente come “Cassius” installati a Cerro Tololo in Cile, fissavano l’intero cielo visibile quando hanno avvistato il flash.

La sorgente dell’esplosione cosmica è collocata nella costellazione australe di Indus (“Indiano”) in direzione della galassia APMUKS(BJ) B215839.70-615403.9.

Da allora, questa supernova ha sconcertato gli astronomi.

La supernova tipica si comporta più o meno così: una stella di tarda età, dopo aver bruciato tutto l’idrogeno del suo nucleo, poi l’elio, e così via fino a raggiungere il ferro quando improvvisamente la fusione si ferma. A quel punto, il nucleo non può più sostenersi contro lo schiacciamento verso l’interno prodotto dalla gravità. Gli strati esterni della stella si precipitano verso l’interno ad altissima velocità, ma rimbalzano fuori dal nucleo collassato dalla stessa energia prodotta dal loro crollo che li getta nello spazio circostante in un brillante Flash.

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Le curve di luce di ASASSN-15lh e di altre supernovae di confronto. Al massimo, ASASSN-15lh è circa 200 volte più luminosa di una tipica supernova di tipo Ia e più di due volte più luminosa della precedente detentrice del primato, la supernova iPTF13ajg.

La luce da ASASSN-15lh ha impiegato quasi 3 miliardi di anni per arrivare fin sulla terra, la sua estrema distanza ha fatto sì che la luminosità visibile arrivasse appena alla 17 magnitudine. Tuttavia, la sua potenza di picco era più del doppio di quella di qualsiasi precedentemente conosciuta esplosione stellare.

Di solito, gran parte della luce iniziale di una supernova in realtà viene da nichel radioattivo, creato in abbondanza vicino al suo nucleo.

Cosa c’è di strano in ASASSN-15lh e nei pochi altri oggetti simili è che per risultare così brillanti, avrebbero bisogno di un sacco di nichel per spiegare il loro potente bagliore.

Naturalmente, ASASSN-15lh a poco a poco si è affievolita, come tutte le supernovae sono solite fare. Ma questa particolare supernova ha conservato una sorpresa per i ricercatori. Circa tre mesi dopo il suo iniziale oscuramento, la supernova ha invertito il suo corso. Per una quarantina di giorni, la sua radiazione ultravioletta si è impennata, aumentando di cinque volte prima di affievolirsi gradualmente per un altro paio di mesi e, infine, cadere di nuovo rapidamente di luminosità.

Nella radiazione a lunghezze d’onda visibili questa impennata di luce non si è manifestata continuando a svanire senza sosta di luminosità come tutte le normali supernovae.

Una supernova nata di nuovo, non è inaudita. Ma in genere accade perchè il materiale stellare espulso nell’esplosione incontra nella sua espansione del gas precedentemente rilasciato dalla stella  prima dell’evento catastrofico causando un breve flash. ASASSN-15lh non presenta alcuna delle righe di emissione che ci si aspetta nel suo spettro, se questo fosse il caso.

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“In genere, una supernova che interagisce con il proprio materiale espulso in precedenza dovrebbe produrre linee di emissioni molto forti”, spiega Krzysztof Stanek, coautore sull’ articolo che apparirà nelle Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

“Noi semplicemente non vediamo alcuna prova che dimostri che essa abbia incontrato del gas precedentemente espulso.  Fondamentalmente credo che siamo in grado di escluderlo “.

Ma questo significa che il motivo della ripresa di luminosità rimane difficile da spiegare.

Cosa è realmente ASASSN-15lh ?

Fino ad ora, la spiegazione di maggior successo delle stranezze di ASASSN-15lh è stata la magnetar.

In questo scenario, il nucleo di una vecchia e massiccia stella collassata va a formare un residuo stellare rotante che è come una stella di neutroni, ma con un campo magnetico almeno 100 miliardi di volte più forte della forza del campo magnetico solare. Invece degli elementi radioattivi, il potere della supernova sarebbe venuto da campo magnetico rotante della magnetar.

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Ma, comunque per una magnetar, questo è abbastanza strano: per produrre la radiazione inizialmente vista da ASASSN-15lh, la magnetar avrebbe dovuto convertire quasi tutta la sua energia magnetica e di rotazione in radiazioni.

Ora la produzione di energia supplementare recentemente emessa nell’ultravioletto rende le richieste sul modello magnetar ancora più stringenti. “Il modello magnetar è probabile, ma a malapena”, dice Thompson.

“Naturalmente,” Thompson aggiunge, “senza un’altra alternativa valida, potremmo comunque cercare di far funzionare il modello di magnetar.”

Non tutti sono d’accordo: Peter Brown ha appena pubblicato un altro documento sul tema sul server di astrofisica preprint arXiv.

Brown e colleghi sostengono che, mentre lo scenario magnetar potrebbe fornire una buona spiegazione delle osservazioni iniziali di ASASSN-15lh, non basta a spiegare la rinascita dell’oggetto a lunghezze d’onda ultraviolette.

ASASSN-15lh rappresenta indubbiamente un caso scientifico senza precedenti. Ulteriori studi sono in corso per valutare eventuali connessioni con altri fenomeni astrofisici quali, ad esempio, i nuclei galattici attivi (AGN).

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La supernova ASASSN-15lh ripresa il 26 settembre 2015, circa tre mesi dopo la scoperta.

Per fare luce sullo straordinario caso di ASASSN-15lh, il gruppo di ricerca ha ottenuto tempo osservativo presso il telescopio spaziale Hubble, con cui Dong e colleghi otterranno le più dettagliate informazioni sul post-esplosione. Importanti chiarimenti circa la vera sorgente della sua potente emissione potrebbero venire alla luce.

“ASASSN-15lh potrebbe condurci verso nuove idee e nuove osservazioni dell’intera classe delle supernovae superluminose” dichiara Dong, “ e noi non vediamo l’ora di averne molte negli anni a venire”.

Certamente, in futuro la comprensione di simili, straordinari transienti astrofisici conoscerà un notevole progresso, quando le varie survey avranno allargato il campione di eventi conosciuti: nel 2022, in particolare, dovrebbe entrare in funzione il Large Synoptic Survey Telescope in Cile, il cui contributo in questo ambito potrebbe rivelarsi rivoluzionario.

Qualunque cosa sia ASASSN-15lh, una cosa è certa – l’oggetto è eccezionale e non si presta a spiegazioni facili.

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