Le supernovae oscurate forniscono un indizio dell’evoluzione stellare


 

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Immagine artistica di una supergigante rossa circondata da una spessa materia circonstellare.

Alla fine della sua vita, una stella supergigante rossa esplode in una supernova ricca di idrogeno. Confrontando i risultati delle osservazioni con i modelli di simulazione, un team di ricerca internazionale ha scoperto che in molti casi questa esplosione avviene all’interno di una fitta nube di materia circumstellare che avvolge la stella. Questo risultato cambia completamente la nostra comprensione dell’ultima fase dell’evoluzione stellare.

Il team di ricerca guidato da Francisco Förster presso l’Università del Cile ha utilizzato il telescopio Blanco per trovare 26 supernovae provenienti da stelle supergiganti rosse. Il loro obiettivo era quello di studiare lo shock breakout, un breve lampo di luce prima dell’esplosione della supernova principale. Ma non riuscirono a trovare alcun segno di questo fenomeno. D’altra parte, 24 delle supernovae si sono illuminate più velocemente del previsto.

Per risolvere questo mistero, Takashi Moriya presso l’Osservatorio Astronomico Nazionale del Giappone (NAOJ) ha simulato 518 modelli di variazioni di luminosità di supernovae e li ha confrontati con i risultati delle osservazioni. Il team ha trovato che i modelli con uno strato di materia circumstellare circa il 10 per cento della massa del Sole che circonda le supernovae corrispondeva bene alle osservazioni. Questa materia circumstellare nasconde lo shock breakout, intrappolando la sua luce. La successiva collisione tra l’ejecta supernova e la materia circumstellare crea una forte onda d’urto che produce luce extra, facendola schiarire più rapidamente.

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La curva di luce (punti) di SNHiTS15 è una delle supernove osservate, rispetto al modello standard (linea tratteggiata), e le simulazioni di questo studio (linee continue). La curva di luce osservata sale più velocemente del modello standard e corrisponde molto bene ai risultati della simulazione.

Moriya spiega: “Verso la fine della sua vita, qualche meccanismo all’interno della stella deve farla perdere massa che poi forma uno strato intorno alla stella. Non abbiamo ancora un’idea chiara del meccanismo che causa questa perdita di massa. Sono necessari ulteriori studi per comprendere meglio il meccanismo della perdita di massa. Questo sarà importante anche per rivelare il meccanismo di esplosione delle supernova e l’origine della diversità nelle supernovae”.

Queste osservazioni sono state eseguite dal telescopio Blanco presso l’Osservatorio Interamericano del Cerro Tololo per sei notti nel 2014 e otto notti nel 2015. Le simulazioni di Moriya sono state eseguite sul cluster PC del NAOJ Center for Computational Astrophysics. Questa ricerca è stata pubblicata su Nature Astronomy il 3 settembre 2018.

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