La stella che è sopravvissuta a una supernova


La galassia NGC 1309.

Una supernova è l’esplosione catastrofica di una stella. Le supernove termonucleari, in particolare, segnano la completa distruzione di una stella nana bianca, senza lasciare nulla dietro di se. Almeno questo è quanto suggeriscono i modelli e le osservazioni.

Così, quando un team di astronomi è andato a osservare il sito della particolare supernova termonucleare SN 2012Z con il telescopio spaziale Hubble, è rimasto scioccato nello scoprire che la stella era sopravvissuta all’esplosione. Non solo era sopravvissuta, ma dopo la supernova era anche più luminosa di prima.

Il primo autore, Curtis McCully, ricercatore post-dottorato presso la UC Santa Barbara e l’Osservatorio di Las Cumbres, ha pubblicato questi risultati in un articolo su The Astrophysical Journal e li ha presentati in una conferenza stampa al 240° meeting dell’American Astronomical Society. Gli sconcertanti risultati ci forniscono nuove informazioni sulle origini di alcune delle esplosioni più comuni, ma misteriose, dell’universo.

Queste supernove termonucleari, chiamate anche supernove di tipo Ia, sono alcuni degli strumenti più importanti nel corredo degli astronomi per misurare le distanze cosmiche. A partire dal 1998, le osservazioni di queste esplosioni hanno rivelato che l’universo si sta espandendo a un ritmo sempre più rapido. Si pensa che ciò sia dovuto all’energia oscura, la cui scoperta è stata premiata con il Nobel per la Fisica nel 2011.

Pur essendo di vitale importanza per l’astronomia, le origini delle supernove termonucleari sono poco conosciute. Gli astronomi sono concordi nell’affermare che si tratta della distruzione di stelle nane bianche – stelle che hanno all’incirca la massa del Sole racchiusa nelle dimensioni della Terra. Non si sa cosa provochi l’esplosione delle stelle. Una teoria ipotizza che la nana bianca rubi materia da una stella compagna. Quando la nana bianca diventa troppo pesante, le reazioni termonucleari si accendono nel nucleo e portano a un’esplosione spontanea che distrugge la stella.

SN 2012Z è stato uno strano tipo di esplosione termonucleare, talvolta chiamato supernova di tipo Iax. Si tratta di cugini più deboli e poco luminosi delle più tradizionali supernove di tipo Ia. Poiché si tratta di esplosioni meno potenti e più lente, alcuni scienziati hanno ipotizzato che si tratti di supernove di tipo Ia fallite. Le nuove osservazioni confermano questa ipotesi.

A sinistra: immagine a colori della galassia NGC 1309 prima della Supernova 2012Z. A destra: In senso orario dall’alto a destra: la posizione della supernova pre-esplosione; SN2012Z durante la visita del 2013; la differenza tra le immagini pre-esplosione e le osservazioni del 2016; la posizione di SN2012Z nelle ultime osservazioni del 2016.

Nel 2012, la supernova 2012Z è stata rilevata nella vicina galassia a spirale NGC 1309, che era stata studiata a fondo e immortalata in molte immagini Hubble negli anni precedenti a 2012Z. Nel 2013 sono state scattate immagini Hubble per cercare di identificare quale stella nelle vecchie immagini corrispondesse alla stella esplosa. L’analisi di questi dati nel 2014 ha avuto successo: gli scienziati sono riusciti a identificare la stella nella posizione esatta della supernova 2012Z. Era la prima volta che veniva identificata la stella progenitrice di una supernova nana bianca.

Ci aspettavamo di vedere una delle due cose quando abbiamo ricevuto i dati Hubble più recenti“, ha detto McCully. “O la stella sarebbe scomparsa completamente, o forse sarebbe stata ancora lì, il che significa che la stella che abbiamo visto nelle immagini precedenti all’esplosione non era quella che è esplosa. Nessuno si aspettava di vedere una stella superstite più luminosa. Questo è stato un vero rompicapo“.

McCully e il team pensano che la stella semi-esplosa sia diventata più luminosa perché si è gonfiata fino a diventare molto più grande. La supernova non è stata abbastanza forte da spazzare via tutto il materiale, quindi una parte di esso è ricaduta in quello che viene chiamato residuo legato. Con il tempo, si prevede che la stella torni lentamente allo stato iniziale, solo meno massiccia e più grande. Paradossalmente, per le stelle nane bianche, meno massa hanno, più grande è il loro diametro.

Questa stella che sopravvive è un po’ come Obi-Wan Kenobi che torna come fantasma della forza in Guerre Stellari“, ha detto il coautore Andy Howell, professore aggiunto alla UC Santa Barbara e senior staff scientist dell’Osservatorio di Las Cumbres. “La natura ha cercato di abbattere questa stella, ma è tornata più potente di quanto potessimo immaginare. È ancora la stessa stella, ma in una forma diversa. Ha trasceso la morte“.

Per decenni gli scienziati hanno pensato che le supernove di tipo Ia esplodessero quando una stella nana bianca raggiunge un certo limite di dimensioni, chiamato limite di Chandrasekhar, circa 1,4 volte la massa del Sole. Questo modello è caduto un po’ in disuso negli ultimi anni, poiché si è scoperto che molte supernovae sono meno massicce di questa e nuove idee teoriche hanno indicato che ci sono altri fattori che ne causano l’esplosione. Gli astronomi non erano sicuri che le stelle si avvicinassero al limite di Chandrasekhar prima di esplodere. Gli autori dello studio pensano ora che questa crescita verso il limite ultimo sia esattamente ciò che è accaduto a SN 2012Z.

Le implicazioni per le supernove di tipo Ia sono profonde“, afferma McCully. “Abbiamo scoperto che le supernove possono almeno crescere fino al limite ed esplodere. Tuttavia le esplosioni sono deboli, almeno in parte. Ora dobbiamo capire che cosa fa sì che una supernova fallisca e diventi di tipo Iax, e che cosa la fa diventare di tipo Ia“.

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