27/07/16

Attori del Cosmo sempre più protagonisti: le Supernove Superluminose**

Se ne conoscono ancora ben pochi (una dozzina), ma sono veramente da considerare nuovi attori protagonisti nel nostro Infinito Teatro del Cosmo.  Attori che fanno di tutto per farsi notare.

Stiamo parlando delle Supernove superluminose (SLSN). Quanti super… ma se li meritano tutti.

Finora, la loro caratteristica più importante era la grande luminosità e la lunga durata della loro fase di spegnimento post-esplosione. Esse sembrano possedere un’energia che arriva a centinaia di volte quella emessa dalle “normali” supernove di tipo Ia. Queste ultime si spengono nel giro di poche settimane, mentre le SLSN lo fanno anche in sei mesi.  Un qualcosa che faceva pensare a oggetti originali di massa dell’ordine di 200 volte quella del Sole e a meccanismi particolari.

Vale la pena richiamare, in breve, le differenze più importanti tra i due tipi di supernova conosciuti prima dell’avvento delle SLSN (a parte i vari sottotipi e le differenze più o meno sottili). Da un lato si hanno le supernove di tipo Ia, le più celebri e utili per la determinazione delle distanze galattiche (anche se ultimamente stanno subendo un po’ di contraccolpi: se siete interessati all’argomento, potete leggere questo articolo e seguire i link correlati).

Esse si formano un po’ alla volta, in quanto una nana bianca viene rifornita di materiale da una compagna fino a raggiungere la massa critica, la cui instabilità causa l’esplosione. Riferendosi a una ben definita massa critica si è sempre pensato che la luminosità risultante dovrebbe essere la stessa e quindi la differenza di luce tra due supernove di questo tipo sarebbe dovuta solo alla diversa distanza.

Purtroppo, ultimamente, si è visto che potrebbero esserci variazioni sul tema e che la luminosità finale potrebbe anche comportarsi in modo intrinsecamente diverso. Per il momento si spera di non “perdere” questo fondamentale “metro” cosmico, ma nuovi studi sono necessari.

Vi sono, poi, le supernove derivanti da singole stelle che arrivano fino alla fine della loro esistenza da “giganti” riuscendo a ottenere un nucleo di ferro. A quel punto, la gravità non è più controbilanciata dall’energia prodotta dalla fusione degli elementi del nucleo e avviene il collasso con il conseguente “rimbalzo” di materia lanciata verso lo spazio.

Ed eccoci alle SLSN, la cui estrema e duratura luminosità sembrava non potere essere dovuta solo alla massa enorme. Doveva esistere un meccanismo capace di fare aumentare la radiazione elettromagnetica. L’idea di base era la formazione di un magnetar (QUI e link allegati), una stella di neutroni con una campo magnetico intensissimo, in rotazione rapidissima, capace di “scaldare” in modo inaspettato il gas espulso precedentemente.

Ciò che ancora mancava al “puzzle” erano le prime fasi dell’esplosione (come, per esempio, quelle osservate grazie a Kepler e quelle previste sfruttando l’effetto lente gravitazionale). Recenti osservazioni effettuate al gran telescopio da 10.4 m CANARIAS hanno mostrato come la parte più luminosa della supernova sia preceduta da un picco luminoso meno intenso che velocemente si spegne per poi riemettere nel modo imperioso tipico delle SLSN. Lo vediamo bene nella figura che segue.

Il grafico mostra l’evoluzione dell’apparente luminosità (in vari colori) della nuova supernova. Dopo un picco iniziale si ha un raffreddamento rapido, seguito da un aumento di luminosità simile alla sequenza “normale” della supernova. Fonte: Mathew Smith.
Il grafico mostra l’evoluzione dell’apparente luminosità (in vari colori) della nuova supernova. Dopo un picco iniziale si ha un raffreddamento rapido, seguito da un aumento di luminosità simile alla sequenza “normale” della supernova. Fonte: Mathew Smith.

Un piccolo inciso: la galassia e la supernova sono state identificate nello svolgimento della campagna alla ricerca dell’energia oscura. Insomma, una grande luce in mezzo a tanto … buio!

La spiegazione si lega bene alla creazione di un magnetar. Il primo picco si forma quando la supernova esplode ed espelle il gas. Questo gas si raffredda rapidamente, ma nel frattempo il campo magnetico rotante del magnetar riscalda “a puntino” il gas facendolo risplendere in modo fantastico e duraturo.

Le antenne degli astrofisici si sono subito alzate. Questo meccanismo potrebbe anche essere “standardizzato” e fornire una nuova serie di candele cosmiche, la cui luminosità potrebbe dipendere solo dalla distanza. Inoltre, le SLSN sono estremamente luminose e visibili a grandi distanze galattiche. La luce di quella in oggetto ha impiegato circa 6.5 miliardi di anni per giungere a noi (pensate all’incredibile viaggio di quei fotoni che hanno impiegato così tanto tempo prima di raggiungerci… quante ne avranno passate? Facciamocelo raccontare da un loro fratello che è partito 7,5 miliardi di anni fa da un fascio di raggi gamma proveniente da un nucleo galattico attivo)

Per il momento, è solo una strada da percorrere, ma con molti interrogativi da superare. Restano grossi problemi da risolvere, come ad esempio la frequenza di questi oggetti nelle piccole galassie di scarsa metallicità. Inoltre, la parte fondamentale sarebbe quella immediatamente successiva all’esplosione e la fortuna gioca un ruolo non trascurabile, come spesso accade nel lavoro degli astronomi

Articolo originale QUI

3 commenti

  1. Daniela

    Ho recentemente letto qualcosa a proposito delle supernove esplose nella Via Lattea nel 1572 e 1604, osservate rispettivamente da Tycho Brahe e dal suo allievo Keplero, che furono visibili ad occhio nudo per ben 16 e 18 mesi.

    Tu, Enzo, parli di massimo 6 mesi per le SLSN, quindi la durata così lunga del periodo di osservazione delle altre due è semplicemente correlata alla vicinanza rispetto alla Terra? Oppure si tratta di supernove di tipo diverso?

  2. Ottima domanda, cara Dany!

    In realtà, la durata si stima in modo proporzionale alla luminosità del picco, del tempo che ci vuole per ridurre la quantità di luce di una certa percentuale rispetto al picco e, ovviamente, anche della distanza del fenomeno (devo vederla nell'ottico in linea di massima). In altre parole, è come se confrontassimo due SN in una stessa galassia (d = cost) e poi prendessimo una linea di luminosità minima. Il tempo che impiegano per raggiungerla dà il valore del tempo di spegnimento. Oltretutto, molto dipende anche dal tipo il meccanismo che causa il riscaldamento e quindi l'aumento e la susseguente decrescita (decadimento radioattivo, ad esempio). Insomma, non è proprio una risposta immediata e semplice... :-?

  3. Daniela

    Per quanto riguarda la mia curiosità, la tua risposta è più che sufficiente, grazie! :)

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