Un team internazionale di scienziati, compresi astronomi delle Università di Leicester, Bath e Warwick, hanno trovato prove dell'esistenza di un "bozzolo caldo" di materiale che avvolge un getto relativistico in fuga da una stella morente. Questa ricerca è stata pubblicata online oggi e in stampa in Natura Domani.

Un getto relativistico è un fenomeno molto potente che coinvolge getti di plasma che fuoriescono da buchi neri a una velocità prossima a quella della luce, e può estendersi per milioni di anni luce.

Le osservazioni della supernova SN2017iuk prese poco dopo il suo esordio hanno mostrato che si sta espandendo rapidamente, ad un terzo della velocità della luce. Questa è l'espansione di supernova più veloce misurata fino ad oggi. Il monitoraggio del deflusso per molte settimane ha rivelato una chiara differenza tra la composizione chimica iniziale e quella successiva.

Presi insieme, questi sono indicatori della presenza del tanto teorizzato bozzolo caldo, colmando una lacuna nella nostra conoscenza di come un getto di materiale che fuoriesce da una stella interagisce con l'involucro stellare attorno ad essa e fornendo un potenziale collegamento tra due classi di supernova precedentemente distinte.

La supernova segnala la scomparsa definitiva di una stella massiccia, in cui il nucleo stellare collassa e gli strati esterni vengono spazzati via con violenza. SN2017iuk appartiene a una classe di supernove estreme, a volte chiamate ipernovae o GRB-SNe, che accompagnano un evento ancora più drammatico noto come un lampo di raggi gamma (GRB).

Alla morte stellare, altamente relativistico, fascio stretto di materiale può essere espulso dai poli della stella che emette luce prima nella radiazione gamma e poi attraverso l'intero spettro elettromagnetico ed è noto come GRB.

Fino ad ora, gli astronomi non sono stati in grado di studiare i primi momenti nello sviluppo di una supernova di questo tipo (un GRB-SN), ma SN2017iuk era casualmente nelle vicinanze, a circa 500 milioni di anni luce dalla Terra, e la luce GRB era poco luminosa, permettendo al SN stesso di essere rilevabile in tempi precoci.

Dottoressa Rhaana Starling, Il Professore Associato presso il Dipartimento di Fisica e Astronomia dell'Università di Leicester ha dichiarato:"Questo è sembrato immediatamente un evento che valeva la pena inseguire, come è successo in una galassia a spirale di grande disegno molto vicina, cosmologicamente parlando.

"Quando sono arrivati ​​i primi set di dati, c'era una componente insolita nella luce che sembrava molto blu, spingendo una campagna di monitoraggio per vedere se potevamo determinarne l'origine seguendo l'evoluzione e prendendo spettri dettagliati.

"Lo stesso lampo di raggi gamma sembrava piuttosto debole, quindi abbiamo potuto vedere altri processi che stavano avvenendo attorno al getto appena formato che normalmente sono annegati. L'idea di un bozzolo di gas termalizzato creato dal getto relativistico mentre perfora la stella era stata proposta e implicita in altri casi, ma qui c'erano le prove di cui avevamo bisogno per definire l'esistenza di una tale struttura".

Per monitorare la supernova nell'arco di 30 giorni ea molte lunghezze d'onda era necessario un approccio coordinato che utilizzasse una serie di osservatori spaziali e terrestri. L'evento è stato rilevato per la prima volta utilizzando l'Osservatorio Swift di Neil Gehrels. Swift è una missione spaziale della NASA in cui l'Università di Leicester è uno dei tre partner, e ospita il suo data center nel Regno Unito.

I dati ottenuti con il Gravitational-wave Optical Transient Observatory (GOTO) hanno aiutato a tracciare la luce della supernova, mentre la spettroscopia è stata ottenuta attraverso programmi di osservazione dedicati comprese iniziative della collaborazione STARGATE guidata dal professor Nial Tanvir dell'Università di Leicester, che utilizza telescopi di 8 m presso l'Osservatorio europeo meridionale.

Professor Tanvir, Il docente di Fisica e Astronomia presso l'Università di Leicester ha dichiarato:"Il getto relativistico colpisce la stella come se fosse un proiettile sparato dall'interno di una mela. Quello che abbiamo visto per la prima volta è tutto ciò che si applica detriti che esplodono dopo il proiettile."

Velocità fino a 115, Sono stati misurati 000 chilometri al secondo per la supernova in espansione per circa un'ora dopo il suo inizio. Una diversa composizione chimica è stata trovata per la prima supernova in espansione rispetto ai successivi ejecta più ricchi di ferro. Il team ha concluso che poche ore dopo l'inizio l'ejecta proviene dall'interno, da un bozzolo caldo creato dal getto.

I modelli di produzione di supernova esistenti si sono rivelati insufficienti per tenere conto della grande quantità di materiale ad alta velocità misurata. Il team ha sviluppato nuovi modelli che incorporavano il componente del bozzolo e ha scoperto che si trattava di un abbinamento eccellente.

SN2017iuk fornisce anche un collegamento a lungo cercato tra la supernova che accompagna i GRB, e quelli che non lo fanno:in supernovae solitarie, sono stati osservati anche deflussi ad alta velocità, con velocità che raggiungono i 50, 000 chilometri al secondo, che può avere origine nello stesso scenario del bozzolo, ma la fuga del jet relativistico GRB è in qualche modo ostacolata.

Le supernove con collasso del nucleo senza GRB si trovano di solito molto più tardi dopo il loro inizio, dando agli scienziati pochissime possibilità di rilevare eventuali tracce di un bozzolo caldo, mentre le caratteristiche del bozzolo nelle supernove associate a GRB sono solitamente nascoste dal luminoso, getto relativistico.

Il raro caso di SN2017iuk ha aperto una finestra sulle prime fasi di questo tipo di fenomeno di supernova, permettendo di osservare la sfuggente struttura del bozzolo.