Rappresentazione artistica di un sistema binario con una nana bianca che accumula materiale strappandolo da una stella compagna. Crediti: David A. Hardy/AstroArt.org
Le supernove sono violente esplosioni cosmiche con le quali singole stelle o sistemi binari illuminano improvvisamente il nostro Universo. Un team internazionale di astronomi afferma di aver osservato per la prima volta la stella compagna di una nana bianca esplosa come supernova di tipo Ia, una categoria peculiare di supernove grazie alle quali è possibile misurare le distanze cosmiche.
Le supernove di tipo Ia sono caratterizzate dal fatto di avere come progenitore una nana bianca, ovvero una stella estremamente densa e calda che si trova alla fine del proprio ciclo di vita. Se una nana bianca accumula materia da una stella compagna, può raggiungere e superare il limite di massa oltre il quale la sua struttura collassa – limite corrisponde alla massa di Chandrasekhar. La compagna che cede materia alla nana bianca può essere a sua volta una stella compatta oppure una stella non compatta.
Dal momento che le supernove di tipo Ia emettono un picco di luminosità assoluta di valore noto, queste esplosioni sono state utilizzate per tracciare le distanze cosmiche. Una ventina di anni fa, grazie all’unicità di queste sorgenti, abbiamo scoperto che l’Universo sta attraversando una fase di espansione accelerata. Questa scoperta ha portato all’introduzione di una nuova forma di energia, la cosiddetta energia oscura, una delle frontiere aperte più intriganti della scienza contemporanea. Conoscere i canali di formazione di queste esplosioni stellari è dunque di cruciale importanza per la nostra comprensione di come l’Universo si è formato e sta evolvendo.
Un indicatore a favore dello scenario che prevede una compagna non compatta per la nana bianca risiede nell’evoluzione nel tempo della luminosità della supernova, anche detta curva di luce. Quando una compagna non compatta viene investita dall’onda d’urto dell’esplosione, la materia che la compone viene compressa e riscaldata, ma l’energia termica non viene riemessa immediatamente, risultando in un eccesso di luminosità visibile per qualche giorno dopo l’esplosione nella banda ultravioletta e in luce ottica, nelle frequenze che corrispondono al blu. Siccome l’effetto dipende dalla geometria del sistema, poiché il punto di impatto dell’onda d’urto sulla compagna deve trovarsi entro la linea di vista, ci aspettiamo di riuscire ad osservarlo solo per un 10 percento delle supernove di questo tipo. Fino a ora le ricerche sono state poco conclusive, poiché è necessario un monitoraggio dettagliato a partire da poche ore dopo l’esplosione di supernova, e questo non è un obiettivo semplice da raggiungere.
Un team internazionale di astronomi afferma di aver rivelato per la prima volta proprio questo fenomeno. La supernova in questione si chiama SN 2012cg e si trova a 50 milioni di anni luce da noi, in direzione della costellazione della Vergine. SN 2012cg è stata scoperta il 17 maggio del 2012 durante la Lick Observatory Supernova Search, una campagna di ricerca di supernove e di monitoraggio di altre sorgenti celesti realizzata con il telescopio robotico Katzman Automatic Imaging Telescope. Il team, guidato da Howie Marion dell’Università del Texas, ha iniziato ad osservare la sorgente a partire dal giorno successivo alla scoperta, utilizzando i telescopi dell’Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
Il punto blu e bianco al centro dell’immagine è una supernova SN 2012cg, visto dal telescopio di 1.2 metri del Fred Lawrence Whipple Observatory. A 50 milioni di anni luce di distanza, questa supernova è così distante che la sua galassia ospite, la spirale chiamata NGC 4424, appare come una sottile striscia di luce viola. Crediti: Peter Challis/Harvard-Smithsonian CfA
I ricercatori hanno continuato a monitorare la luminosità della supernova per diverse settimane, sfruttando svariati telescopi, tra cui quello da 1.2 metri presso il Fred Lawrence Whipple Observatory, il telescopio spaziale Swift e l’Hobby-Eberly Telescope presso il McDonald Observatory. L’impresa ha coinvolto ricercatori provenienti da una dozzina di università statunitensi, nonché istituzioni in Cile, Ungheria, Danimarca e Giappone.
I risultati raccolti mostrano un eccesso di luce nella banda blu che potrebbe essere causata da una compagna della stella esplosa. L’eccesso corrisponde a quanto previsto dai modelli teorici nel caso in cui la supernova sia affiancata da una compagna con una massa minima pari a sei volte quella del Sole. «L’interpretazione è coerente con i dati», osserva Jeffrey Silverman, ricercatore postdoc presso l’Università del Texas e co-autore dell’articolo, sottolineando che non si tratta di una prova definitiva della massa della compagna.
«Sono poche le supernove di tipo Ia che sono state osservate così poco tempo dopo la loro esplosione», spiega Marion. «Per ora nessuna aveva mostrato un eccesso di luce blu, e sarà necessario collezionare altri casi come questo».
«È un risultato molto importante, ma penso sia ancora presto per cantare vittoria e affermare con certezza di aver individuato la stella compagna», dice a Media INAF Filippo Mannucci dell’INAF – Osservatorio Astrofisico di Arcetri. «I vari modelli di esplosione prevedono diverse luminosità durante le fasi iniziali dell’evento. Per questo motivo l’eccesso di luce blu attribuita all’impatto della supernova sulla compagna può essere spiegata anche in altri modi, ad esempio con la presenza di materiale radioattivo nelle zone esterne della supernova stessa. La qualità dei dati non permette di dare una risposta univoca».
Per saperne di più:
- Leggi l’articolo pubblicato su The Astrophysical Journal “SN 2012cg: Evidence for Interaction Between a Normal Type Ia Supernova and a Non-Degenerate Binary Companion” di G. H. Marion, Peter J. Brown, Jozsef Vinkó et al.