Osservata una supernova nelle prime fasi della sua esplosione

Rapide osservazioni con il Very Large Telescope hanno rivelato la morte esplosiva di una stella proprio mentre si trovava nelle sue fasi iniziali di supernova.

Per la prima volta, gli astronomi hanno svelato la forma dell’esplosione nella sua fase iniziale, fugace. Questa breve fase iniziale non sarebbe stata osservabile nemmeno un giorno dopo e contribuisce a rispondere a una serie di domande su come le stelle massicce si trasformino nelle violentissime supernovae. Quando l’esplosione di supernova SN 2024ggi fu rilevata per la prima volta nella notte del 10 aprile 2024 ora locale, Yi Yang, professore associato presso l’Università Tsinghua di Pechino, in Cina, e autore principale del nuovo studio, era appena atterrato a San Francisco dopo un lungo volo. Sapeva di dover agire in fretta. Dodici ore dopo, aveva inviato una proposta di osservazione all’ESO, che, dopo un rapidissimo processo di approvazione, ha puntato il telescopio del Very Large Telescope (VLT) in Cile verso la supernova l’11 aprile, appena 26 ore dopo la rilevazione iniziale.

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La forma dell’esplosione

SN 2024ggi si trova nella galassia NGC 3621, in direzione della costellazione dell’Idra, a “soli” 22 milioni di anni luce di distanza, quindi abbastanza vicina in termini astronomici. Con un grande telescopio e lo strumento giusto, il team internazionale sapeva di avere una rara opportunità di osservare la forma dell’esplosione poco dopo la sua comparsa. Le prime osservazioni del VLT hanno catturato la fase in cui la materia accelerata dall’esplosione, vicino al centro della stella, ha attraversato la sua superficie. Per alcune ore, la geometria della stella e la sua esplosione potevano essere, e sono state, osservate insieme.

“La geometria di un’esplosione di supernova fornisce informazioni fondamentali sull’evoluzione stellare e sui processi fisici che portano a questi fuochi d’artificio cosmici “, spiega Yang. I meccanismi esatti alla base delle esplosioni di supernova di stelle massicce, ossia quelle con una massa superiore a otto volte quella del Sole, sono ancora dibattuti e rappresentano una delle domande fondamentali che gli scienziati vogliono affrontare. La progenitrice di questa supernova era una stella supergigante rossa, con una massa da 12 a 15 volte quella del Sole e un raggio 500 volte maggiore, rendendo SN 2024ggi un classico esempio di esplosione di una stella massiccia.

Sappiamo che durante la sua vita una stella tipica mantiene la sua forma sferica grazie a un equilibrio molto preciso tra la forza gravitazionale che la vuole comprimere e la pressione del suo motore nucleare che la vuole espandere. Quando esaurisce la sua ultima fonte di combustibile, il motore nucleare inizia a scricchiolare. Per le stelle massicce, questo segna l’inizio di una supernova: il nucleo della stella morente collassa, i gusci di massa circostanti cadono su di esso e rimbalzano. Questo rimbalzo si propaga poi verso l’esterno, distruggendo la stella. 

Spettropolarimetria

Una volta che l’onda d’urto rompe la superficie, libera immense quantità di energia: la supernova si illumina in modo spettacolare e diventa osservabile. Durante una fase di breve durata, la forma iniziale della supernova può essere osservata prima che l’esplosione interagisca con il materiale che circonda la stella morente. Questo è ciò che gli astronomi hanno ottenuto per la prima volta con il VLT dell’ESO, utilizzando una tecnica chiamata “spettropolarimetria”. La spettropolarimetria fornisce informazioni sulla geometria dell’esplosione che altri tipi di osservazione non possono fornire, poiché le scale angolari sono troppo piccole. Anche se la stella che esplode appare come un singolo punto, la polarizzazione della sua luce porta con sé indizi nascosti sulla sua geometria, che il team è riuscito a svelare.

L’unica struttura nell’emisfero australe in grado di catturare la forma di una supernova mediante una misurazione di questo tipo è il FORS2, installato sul VLT. Grazie ai dati di FORS2, gli astronomi hanno scoperto che l’esplosione iniziale di materiale aveva la forma di un’oliva. Man mano che l’esplosione si diffondeva verso l’esterno e si scontrava con la materia circostante, la forma si appiattiva, ma l’asse di simmetria del materiale espulso rimaneva invariato. “Questi risultati suggeriscono un meccanismo fisico comune che guida l’esplosione di molte stelle massicce, che manifesta una simmetria assiale ben definita e agisce su larga scala “, secondo Yang. 

Grazie a queste conoscenze, gli astronomi possono già escludere alcuni dei modelli attuali di supernova e aggiungere nuove informazioni per migliorarne altri, fornendo dati sulle potenti morti delle stelle massicce.

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Per saperne di più

• Leggi l’articolo originale su ESO
• Leggi il paper scientifico intitolato “An axisymmetric shock breakout indicated by prompt polarized emission from the type II supernova 2024ggi” pubblicato su Science Advances