Stella di neutroni nella Supernova 1987A, svelato il mistero

Grazie alle osservazione di ALMA è stata trovata la più giovane stella di neutroni conosciuta, residuo della Supernova 1987A

Due team di astronomi hanno fatto luce su un mistero risalente a circa 33 anni fa la: Supernova 1987A (SN 1987A). Sulla base delle osservazioni della Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), gli scienziati hanno nuove teorie riguardo la stella di neutroni che si nasconde in profondità all’interno dei resti della stella esplosa. Si tratterebbe della stella di neutroni più giovane conosciuta fino ad oggi. Da quando gli astronomi hanno assistito a una delle esplosioni stellari più luminose nel cielo notturno, la Supernova 1987A, si sono subito messi alla ricerca del residuo ultra-compatto della stella Sanduleak-69 202, la supergigante blu che origino’ l’esplosione, ovvero cio’ che una volta costituiva il suo nucleo, che sarebbe poi dovuto essere visibile una volta “spogliato” di tutti gli strati esterni a seguito dell’immane esplosione: una stella di neutroni.

Poiché il giorno dell’esplosione (23 febbraio 1987), gli astronomi rilevarono un intenso flusso di neutrini (prova diretta del collasso del nucleo della stella e della conseguente “neutronizzazione” della materia) si aspettavano che una stella di neutroni si fosse formata nel centro collassato della stella. Ma a seguito delle difficolta’ iniziali nel trovare le prove circa l’esistenza di quella stella, gli scienziati hanno iniziato a chiedersi se successivamente fosse collassata in un buco nero. Per decenni la comunità scientifica ha atteso con impazienza un segnale da questo oggetto che si nascondeva dietro una nuvola di polvere molto spessa.

Una “macchia” luminosa

Recentemente, le osservazioni del radiotelescopio ALMA hanno fornito la prima indicazione dell’esistenza della stella di neutroni. Immagini ad altissima risoluzione hanno rivelato una “macchia” calda nel nucleo polveroso di SN 1987A. E’ più luminosa dei suoi dintorni e corrisponde alla posizione sospetta della stella di neutroni.

“Siamo rimasti molto sorpresi nel vedere questa calda macchia formata da una spessa nuvola di polvere nel residuo della supernova“, ha dichiarato Mikako Matsuura dell’Università di Cardiff e membro del team che ha trovato la macchia con ALMA. “Deve esserci qualcosa nella nuvola che ha riscaldato la polvere e la fa brillare. Ecco perché abbiamo suggerito che ci sia una stella di neutroni nascosta all’interno della nuvola di polvere. “

Anche se Matsuura e il suo team erano entusiasti di questo risultato, si chiedevano quale fosse il motivo dell’elevata luminosità della macchia. “Abbiamo pensato che la stella di neutroni fosse troppo luminosa per esistere, ma poi Dany Page e il suo team hanno pubblicato uno studio che indicava come essa potesse davvero essere così luminosa, in quanto molto giovane“, ha detto Matsuura.

Dany Page è un astrofisico dell’Università Nazionale Autonoma del Messico, che ha studiato SN 1987A sin dall’inizio. “Ero a metà del mio dottorato di ricerca quando è avvenuta la supernova“, ha detto, “è stato uno dei più grandi eventi della mia vita che mi ha fatto cambiare il corso della mia carriera per cercare di risolvere questo mistero. Era come un moderno Santo Graal. “

Lo studio teorico di Page e del suo team, pubblicato oggi su  The Astrophysical Journal , sostiene fortemente il suggerimento del team ALMA che una stella di neutroni stia scaldando la massa di polvere. “Nonostante la complessità di un’esplosione di una supernova e le condizioni estreme che regnano all’interno di una stella di neutroni, il rilevamento di una calda macchia di polvere è una conferma di diverse previsioni“, ha spiegato Page.

Queste previsioni erano la posizione e la temperatura della stella di neutroni. Secondo i modelli di supernova, l’esplosione ha “calciato via” la stella di neutroni dal suo posto originale con una velocità di centinaia di chilometri al secondo. La macchia è esattamente nel punto in cui gli astronomi pensavano che la stella di neutroni fosse oggi. E la temperatura della stella di neutroni, che si prevedeva fosse di circa 5 milioni di gradi Celsius, fornisce energia sufficiente per spiegare la luminosità della chiazza.

Non una pulsar o un buco nero

Contrariamente a certe aspettative, la stella di neutroni non è probabilmente una pulsar. “La potenza di una pulsar dipende dalla velocità con cui gira e dalla sua intensità del campo magnetico. Entrambi dovrebbero avere valori molto precisi per essere consistenti con le osservazioni“, ha detto Page, “Invece, in questo caso l’energia termica emessa dalla superficie calda della giovane stella di neutroni spiega da sola e in modo naturale i dati. “

“La stella di neutroni si comporta esattamente come ci aspettavamo“, ha aggiunto James Lattimer della Stony Brook University di New York, membro del team di ricerca di Page. “Quei neutrini hanno suggerito che non si è mai formato un buco nero e, inoltre, sembra difficile per un buco nero spiegare la luminosità osservata del blob. Abbiamo confrontato tutte le possibilità e concluso che una stella di neutroni calda è la spiegazione più probabile. “

Questa stella di neutroni è una sfera estremamente calda di 25 km di materia ultra densa. Un cucchiaino di questo materiale peserebbe più di tutti gli edifici di New York messi insieme. Poiché può avere solo 33 anni, sarebbe la più giovane stella di neutroni mai trovata. La seconda stella di neutroni più giovane che conosciamo si trova nel residuo di supernova Cassiopea A ed ha 330 anni.

Solo un’osservazione diretta della stella di neutroni darebbe una prova definitiva della sua esistenza, ma per questo gli astronomi potrebbero aver bisogno di aspettare ancora qualche decennio affinché la polvere e il gas nel residuo di supernova diventino più trasparenti.

Riferimenti:

• https://www.almaobservatory.org/en/press-releases/alma-finds-possible-sign-of-neutron-star-in-supernova-1987a/
• https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ab4b46
• https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ab93c2