Scoperto un nuovo tipo di supernova

L’esplosione è innescata da un’esotica interazione tra una stella normale e un oggetto compatto

I detriti in rapido movimento nell’esplosione di supernova, innescata dalla collisione stellare, si schiantano nel gas espulso in precedenza e gli shock causano la forte emissione radio vista dal VLA (Crediti: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF).

“Ogni cosa che puoi immaginare, la natura l’ha già creata” disse Albert Einstein, parafrasando un motto d’incerta paternità che ben si presta a questa storia. I teorici avevano infatti immaginato un terzo scenario in grado di innescare un’esplosione di supernova che effettivamente sembra adesso essere stato osservato dagli astronomi.

Le esplosioni stellari come supernova seguono sostanzialmente due meccanismi principali: il collasso del nucleo in una stella di grande massa oppure l’esplosione per accrescimento di una nana bianca in un sistema binario. Le supernove sono poi suddivise in due famiglie dette Tipo I e Tipo II (rispettivamente, per la presenza o meno d’idrogeno) e in gruppi, secondo certe specifiche righe chimiche esibite.

Il terzo scenario invece prevede l’intervento di un oggetto compatto, stella di neutroni o buco nero di massa stellare, compagno stretto di una stella normale di sequenza. Il resto stellare è stato il compagno più massiccio nel sistema binario, evolutasi più in fretta ed esploso come supernova da collasso. L’oggetto compatto formatosi, con moto a spirale, si avvicina alla stella penetrando nella sua atmosfera sino a raggiungere il nucleo, fermandone le reazioni di fusione.  Non appena le reazioni vengono bloccate, subitaneo avviene il collasso della stella poiché viene meno l’equilibrio tra gravità e pressione interna.

Pressapoco è quanto deve essere accaduto per l’oggetto designato VT 1210+4956 trovato nel Very Large Array Sky Survey (VLASS), un progetto pluriennale attivo dal 2017 che utilizza il Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) con cui gli astronomi scansionano l’80% del cielo ogni due anni circa alla ricerca di transienti radio.


La sequenza degli eventi da sinistra in alto:
– Una stella di neutroni o un buco nero orbita attorno a una stella compagna “normale”, avvicinandosi nel corso di migliaia di anni.
– L’oggetto compatto entra nell’atmosfera della sua compagna, lanciando verso l’esterno gas in espansione.
– Quando il compagno compatto raggiunge il nucleo della stella, il materiale forma brevemente un disco di accrescimento che spinge un getto relativistico verso l’esterno, emergendo prepotente fuori dalla stella. La fusione nucleare viene interrotta, innescando un collasso e la successiva esplosione.
– Il materiale espulso dall’esplosione raggiunge quello già emesso dal progenitore dell’oggetto compatto (SNR), causando le forti onde all’origine dell’emissione radio osservate dal VLA
(Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF).

Tutto inizia quando gli astronomi hanno esaminato le immagini di VLASS trovando una sorgente piuttosto intensa, però assente in dati d’archivio del sondaggio Faint Images of the Radio Sky at Twenty (FIRST) sempre del VLA. L’oggetto è stato nuovamente osservato nel dettaglio con il VLA e a lunghezze d’onda ottiche dal Keck alle Hawaii.

È stato così verificato che la sorgente proveniva dalla regione periferica di una galassia nana distante circa 480 milioni di anni luce. Cercando dati alle stesse coordinate, è inoltre emerso che la sorgente corrispondeva a una forte esplosione nei raggi X osservata da uno strumento a bordo della Stazione Spaziale Internazionale nel 2014.

L’insieme d’informazioni è così servito per ricostruire quanto accaduto e l’interessante scenario che ne emergeva. La componente più massiccia del sistema binario stretto, con massa superiore a 8 volte il Sole, è esplosa alcune migliaia di anni fa, producendo un resto compatto. Tale oggetto si è lentamente avvicinato alla stella compagna di sequenza principale, toccandone l’atmosfera stellare circa 300 anni fa. A questo punto ha iniziato un moto a spirale verso il centro della stella. Durante tale processo è stato espulso del gas che ha formato una struttura forma di ciambella, detta toroide, intorno alla stella di sequenza principale.

Il resto stellare si è quindi introdotto sino al nucleo della stella di sequenza interrompendo il processo di fusione anzitempo rispetto alla vita nominale, decretandone l’esplosione come supernova con un processo leggermente differente da quelli già noti.

Pochissimo prima del collasso stellare, infatti, l’oggetto compatto ha formato brevemente un disco di accrescimento intorno e sospinto un doppio getto collimato di materiale verso l’esterno a velocità relativistiche, perforando la superficie della stella in pochissimi minuti. Questo è l’evento che ha prodotto i raggi X registrati a bordo dell’ISS nel 2014. Nel frattempo il resto compatto è esploso e altrettanto ha fatto la stella al seguito del collasso secondo i meccanismi già noti.


Immagine radio di Cassiopeia A, un SNR (NRAO).

Il materiale espulso nell’esplosione del 2014 si è espanso più velocemente di quello espulso dalla compagna di massa maggiore prima che esplodesse migliaia di anni prima. Lo scontro ha invece prodotto la radiazione osservata da VLASS circa tre anni dopo. I dati osservativi si incastrano alla perfezione con i modelli di questo terzo particolare tipo di esplosione stellare.

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