Utilizzando i dati del W. M. Keck Observatory sull’isola di Maunakea, alle Hawaii, gli astronomi hanno scoperto le esplosioni cosmiche più energetiche mai osservate, denominate eventi transitori nucleari estremi (Ent). Questi straordinari fenomeni si verificano quando stelle massicce – almeno tre volte più massicce del Sole – vengono distrutte dopo essersi avvicinate troppo a un buco nero supermassiccio. La loro distruzione rilascia enormi quantità di energia visibile anche a distanze estremamente elevate. I risultati del team sono stati pubblicati sulla rivista Science Advances.
Rappresentazione artistica della formazione di eventi transitori nucleari estremi (Ent). Crediti: Osservatorio W. M. Keck / Adam Makarenko.
«Abbiamo osservato stelle distrutte da eventi di distruzione mareale per oltre un decennio, ma questi Ent sono creature diverse, raggiungendo luminosità quasi dieci volte superiori a quelle che osserviamo normalmente», dice Jason Hinkle, alla guida dello studio. «Non solo gli Ent sono molto più luminosi dei normali eventi di distruzione mareale, ma rimangono luminosi per anni, superando di gran lunga l’energia emessa persino dalle più luminose esplosioni di supernova conosciute».
L’emissione complessiva degli Ent è davvero senza precedenti: il più energetico finora osservato, denominato Gaia18cdj, ha sprigionato un’energia 25 volte superiore a quella delle supernove più potenti conosciute. Mentre una supernova tipica emette l’equivalente dell’energia prodotta dal Sole durante l’intero arco della sua vita (circa dieci miliardi di anni), gli Ent possono irradiare l’energia di ben cento soli.
Gli Ent furono scoperti per la prima volta quando Hinkle avviò una ricerca sistematica di brillamenti di lunga durata provenienti dai centri delle galassie, utilizzando i dati di survey pubbliche. Durante l’analisi, individuò due brillamenti insoliti nei dati della missione Gaia dell’Agenzia spaziale europea, rilevati rispettivamente nel 2016 e nel 2018. «Gaia non fornisce informazioni sulla fisica dell’evento, ma soltanto segnala che qualcosa è cambiato in termini di luminosità», spiega Hinkle. Questa scoperta ha dato il via a una campagna di follow-up durata diversi anni, con l’obiettivo di comprendere la natura di queste misteriose sorgenti.
Nel frattempo, un terzo evento con proprietà simili è stato scoperto nel 2020 dalla Zwicky Transient Facility (Ztf) e segnalato indipendentemente da due team nel 2023. L’utilizzo dei dati del Keck Observatory Archive (Koa) per questo nuovo oggetto Ztf ha mostrato che era simile ai due Ent di Gaia, rafforzando ulteriormente l’idea che gli Ent siano una nuova classe distinta di eventi astrofisici estremi.
Basandosi sulle osservazioni di una vasta gamma di telescopi terrestri e spaziali, il team ha determinato che questi eventi straordinari non potevano essere supernove. L’enorme bilancio energetico, combinato con le loro curve di luce uniformi e prolungate, indicava chiaramente un meccanismo alternativo: l’accrescimento su un buco nero supermassiccio.
Tuttavia, gli Ent differiscono significativamente dal normale accrescimento da buco nero, quando i materiali che circondano il buco nero si riscaldano ed emettono luce, mostrando tipicamente variazioni di luminosità irregolari e imprevedibili. I brillamenti uniformi e di lunga durata degli Ent indicano un processo fisico distinto: il graduale accrescimento di una stella distrutta da parte di un buco nero supermassiccio.
«Gli Ent forniscono un nuovo prezioso strumento per studiare i buchi neri massicci nelle galassie distanti. Essendo così luminosi, possiamo vederli a vaste distanze cosmiche e, in astronomia, guardare lontano significa guardare indietro nel tempo. Osservando questi brillamenti prolungati, otteniamo informazioni sulla crescita dei buchi neri durante un’epoca chiave nota come mezzogiorno cosmico, quando l’universo aveva la metà della sua età attuale e le galassie erano in fase di evoluzione, formando stelle e alimentando i loro buchi neri supermassicci con una frequenza dieci volte maggiore rispetto a oggi», commenta Benjamin Shappee, coautore dello studio.
La rarità degli Ent – che si verificano con una frequenza almeno dieci milioni di volte inferiore rispetto alle supernove – rende la loro individuazione estremamente difficile, richiedendo un monitoraggio continuo e su larga scala del cielo. Tuttavia, futuri osservatori come il Vera C. Rubin Observatory e il Nancy Grace Roman Space Telescope della Nasa promettono di scoprire molti altri di questi eventi spettacolari, aprendo nuove prospettive sulla comprensione dell’attività dei buchi neri nell’universo primordiale.
Guarda l’animazione di un Ent sul canale Vimeo del W. M. Keck Observatory:
Per saperne di più:
- Leggi su Science Advances l’articolo “The most energetic transients: Tidal disruptions of high-mass stars” di Jason T. Hinkle, Benjamin J. Shappee, Katie Auchettl, Christopher S. Kochanek, Jack M. M. Neustadt, Abigail Polin, Jay Strader, Thomas W-S. Holoien, Mark E. Huber, Michael A. Tucker, Christopher Ashall, Thomas de Jaeger, Dhvanil D. Desai, Aaron Do, Willem B. Hoogendam, Anna V. Payne