Una supernova subito dopo il botto

Osservazioni riprese poche ore dopo un’esplosione di supernova aiutano a fare chiarezza sul comportamento delle stelle subito prima della loro morte.

Quando stelle massicce (con massa oltre 10 volte quella solare) arrivano alla fine del loro percorso nel cosmo, se ne vanno con un gran botto. In un istante spargono nel mezzo interstellare elementi preziosi, materiali per la formazione di generazioni successive di stelle e pianeti.

Sono state osservate supernove sia nella nostra galassia che in altre galassie e le conseguenze delle esplosioni sono nebulose, stelle di neutroni e buchi neri. Ma il meccanismo effettivo che fa esplodere queste stelle rimane ancora misterioso.

Ofer Yaron del Weizmann Institute of Science in Israele e i suoi colleghi ci hanno condotto un pò più vicino a rispondere alla domanda. In uno studio pubblicato su Nature Physics il team riporta le misurazioni della supernova SN2013fs, esplosa nella vicina galassia NGC 7610 nel 2013. I loro risultati sono tra i più veloci follow up di supernove, comprendono lo spettro di supernova ripreso prima in assoluto rispetto all’esplosione e fanno luce sui giorni finali di una stella morente.

Sappiamo che l’evoluzione di una stella prima della sua esplosione conserva indizi dei processi che precedono una supernova di tipo II. Il comportamento della stella, così come la sua crescita in supergigante rossa e la perdita di massa che sperimenta durante questa fase, influisce sui risultati che noi osserviamo quando la stella esplode. Ma la fase di supergigante rossa è piuttosto breve, astronomicamente parlando (può durare da poche centinaia di migliaia a un milione di anni), quindi osserviamo raramente stelle in questa fase del loro ciclo vitale.

Poiché le supernove sono istantanee e imprevedibili raramente le osserviamo mentre stanno avvenendo. La possibilità di vedere una supernova proprio prima che esploda, piuttosto che giorni o settimane più tardi, potrebbe rivelarsi fondamentale per ricavare dati necessari a tracciare l’evoluzione della stella e persino a comprendere il momento dell’esplosione stessa.

Uno dei processi da tracciare è la perdita di massa della gigante rossa. La massa può essere perduta tramite espansione quando la stella invecchia, così come attraverso eruzioni dell’atmosfera superiore della stella. Questa perdita di massa può provocare la formazione di un “guscio” di materiale circumstellare che copre la stella. Quando avviene l’esplosione il modo in cui la supernova illumina il materiale può dare informazioni su come sia stato perduto il materiale, mettendo in evidenza la storia più recente della stella.

Inoltre quando l’onda d’urto dell’esplosione si muove nel guscio circostante alla stella, illumina differenti formazioni, fornendo indizi sulla struttura della nube. Queste informazioni possono essere utilizzate per ricostruire un quadro dell’ambiente attorno alla stella proprio prima che avvenga l’esplosione.

Ma la chiave è catturare la supernova nelle prime fasi, perché man mano che l’onda d’urto procede nel materiale attorno alla stella morente, rapidamente altera e soffia via il materiale stesso, cancellando informazioni.

SN2013fs è stata rilevata per la prima volta nell’ottobre 2013 dalla survey Intermediate Palomar Transient Factory (iPTF). L’evento venne subito seguito da osservazioni successive in molteplici lunghezze d’onda, ottenendo lo spettro di supernova ripreso prima in assoluto rispetto all’esplosione, identificata per la prima volta appena dopo tre ore che era avvenuta.

Le osservazioni ammettono l’esistenza di un guscio di materiale attorno alla stella ad una distanza di circa 10^15 centimetri (poco più di 66 Unità astronomiche, una volta e mezzo la distanza Sole-Plutone). I modelli indicano che il grosso di questo materiale è stato espulso nelle ultime centinaia di giorni della vita della stella. Ma poiché la velocità della nube di gas attorno alla stella non ha potuto essere misurata direttamente, è ancora difficile scindere gli effetti di una breve eruzione di massa proprio prima dell’evento da una perdita di massa più lenta, a lungo termine, dovuta a venti stellari nel corso di centinaia di anni. Fortunatamente osservazioni di questo tipo sono in aumento, il che consentirà di studiare più a fondo i processi fisici che guidano questi eventi estremi sin dall’inizio.
[ Barbara Bubbi ]

http://www.astronomy.com/news/2017/02/supernova-big-boom

Credit X-ray: NASA/CXC/Rutgers/J.Hughes; Optical: NASA/STScI