Simulazione di una supernova di tipo Ia in cui il materiale espulso dall'esplosione (rosso) incontra una stella compagna (blu). Questa collisione aggiunge ulteriore luce ultravioletta alla supernova vista dalla Terra. Credito:Dan Kasen
Per la prima volta, gli astronomi hanno osservato con grande dettaglio un evento cosmico di cui prima avevano solo scorci:una supernova e il suo getto esplosivo che si schianta contro una vicina stella compagna. La scoperta è stata resa possibile da un sondaggio specializzato che ha sfruttato i recenti progressi nel collegare i telescopi di tutto il mondo in una rete robotica.
Davide Sabbia, un assistente professore presso l'Università dell'Arizona, scoperto la supernova il 10 marzo, 2017, nella galassia NGC 5643. A 55 milioni di anni luce, è stata una delle supernove più vicine scoperte negli ultimi anni. Designato SN 2017cbv, è stato rilevato dal sondaggio DLT40, che sta per "Distanza inferiore a 40 Megaparsec" o 120 milioni di anni luce. L'indagine utilizza il telescopio PROMPT in Cile, che monitora circa 500 galassie ogni notte.
"Questa è stata una delle prime catture di sempre:nel giro di un giorno, forse anche ore, della sua esplosione, " disse Sabbia, che ha creato il sondaggio DLT40 insieme a Stefano Valenti, un assistente professore presso l'Università della California, Davis. Entrambi erano in precedenza ricercatori post-dottorato presso l'Osservatorio Las Cumbres, o LCO.
Le stelle morte diventano termonucleari
In pochi minuti dalla scoperta, Osservazioni attivate dalla sabbia con la rete globale di 18 telescopi robotici di LCO. Sono distanziati intorno al globo in modo che ce ne sia sempre uno sul lato notturno della Terra, pronto a condurre osservazioni astronomiche. Ciò ha permesso al team di effettuare osservazioni immediate e quasi continue.
SN 2017cbv è una supernova termonucleare (Tipo Ia), il tipo usato dagli astronomi per misurare l'accelerazione dell'espansione dell'universo. Le supernove di tipo Ia sono note per essere le esplosioni di nane bianche, i nuclei morti di quelle che erano normali stelle.
Attraverso l'abisso cosmico, una supernova racconta la sua esistenza apparendo come una stella che prima non c'era. La sua luminosità raggiunge il picco nel giro di pochi giorni o settimane e poi svanisce lentamente nel corso di settimane o mesi.
Punto blu brillante:le supernovae come SN 2017cbv appaiono come "stelle che prima non c'erano, ' ed è per questo che sono necessarie più immagini scattate nel tempo per rivelare la loro vera identità. SN 2017cbv si trova alla periferia di una galassia a spirale chiamata NGC 5643 che si trova a circa 55 milioni di anni luce di distanza e ha circa lo stesso diametro della Via Lattea (~100, 000 anni luce). I dati provengono dal Las Cumbres Observatory Global Supernova Project e dal Carnegie-Irvine Galaxy Survey. Credito:BJ Fulton/Caltech
"Per trasformarsi in una supernova di tipo Ia, una nana bianca non può essere da sola, " ha spiegato Sand, il ricercatore principale dell'indagine DLT40. "Deve avere una specie di compagno, e stiamo cercando di capire cos'è quel compagno."
L'identità di questo compagno è stata oggetto di accesi dibattiti per più di 50 anni.
La teoria prevalente negli ultimi anni è che le supernove si verificano quando due nane bianche si avvicinano a spirale l'una verso l'altra e si fondono in un'esplosione catastrofica. L'altro scenario coinvolge una stella normale che non è una nana bianca.
La chiave delle osservazioni riportate in questo studio è un piccolo urto nella curva di luce emessa da SN 2017cbv entro i primi tre o quattro giorni, una caratteristica che sarebbe stata persa se non fosse stato per i tempi di reazione quasi istantanei che sono il segno distintivo del rilevamento DLT40:un fugace bagliore blu dall'interazione a un livello di dettaglio senza precedenti, rivelando la sorprendente identità della misteriosa stella compagna.
"Pensiamo che quello che è successo qui fosse probabilmente lo scenario numero due, " Ha detto Sand. "L'urto nella curva di luce potrebbe essere causato dal materiale della nana bianca che esplode mentre colpisce la stella compagna".
Questo studio deduce che la nana bianca stava rubando materia da una stella compagna molto più grande, circa 20 volte il raggio del sole. Questo fece esplodere la nana bianca, e la collisione della supernova con la stella compagna ha scioccato il materiale della supernova, riscaldandolo a un bagliore blu che era pesante nella luce ultravioletta. Un tale shock non avrebbe potuto essere prodotto se la compagna fosse stata un'altra nana bianca, dicono gli autori dello studio.
"Abbiamo cercato questo effetto, una supernova che si schianta contro la sua stella compagna, da quando è stato previsto nel 2010, " disse Griffin Hosseinzadeh, uno studente di dottorato presso l'Università della California, Santa Barbara, che ha condotto lo studio, che sarà presto pubblicato in Le Lettere del Giornale Astrofisico . "I suggerimenti sono stati visti prima, ma questa volta le prove sono schiaccianti. I dati sono bellissimi!
Pistola fumante:a differenza delle supernove "normali", il cui cambiamento nella luminosità dell'ultravioletto segue la curva dei grigi, questo è aumentato di luminosità più velocemente nei primi due giorni, prima di rallentare (curva blu). Questa protuberanza nella curva di luce probabilmente riflette lo sbattere del materiale dalla nana bianca che esplode in una stella compagna. Credito:Griffin Hosseinzadeh
"Con la capacità dell'Osservatorio Las Cumbres di monitorare la supernova ogni poche ore, siamo stati in grado di vedere per la prima volta l'intera estensione dell'ascesa e della caduta del bagliore blu, " ha aggiunto. "I telescopi convenzionali avrebbero avuto solo un punto dati o due e li avrebbero mancati".
Diciotto telescopi, distribuiti su otto siti in tutto il mondo, costituiscono il cuore dell'Osservatorio Las Cumbres. In un dato momento, è notte da qualche parte nella rete, che assicura che una supernova possa essere osservata senza interruzioni.
La "lampadina da 60 Watt" di Cosmology
A causa della loro luminosità uniforme, Le supernove di tipo Ia sono simili a "lampadine standard da 60 watt per la cosmologia, " e gli scienziati li usano come bastoncini per misurare le distanze attraverso l'universo.
In media, solo una supernova esplode nel corso di un secolo in una galassia come la nostra Via Lattea, secondo Sand. Aggiungete a ciò la loro natura fugace, e diventa chiaro perché una campagna di osservazione mirata come il sondaggio DLT40 e una rete automatizzata di osservatori come l'LCO sono fondamentali per la loro scoperta e studio. Finanziato dalla National Science Foundation, L'indagine DLT40 è iniziata nell'ottobre 2016 e dovrebbe continuare nei prossimi tre anni.
"La salsa segreta per questo sono i telescopi collegati dell'Osservatorio Las Cumbres, "Sabbia ha detto, aggiungendo che il sondaggio non riguarda la quantità. "Piuttosto ci concentriamo su pochi preziosi che su centinaia."
È probabile che le supernove di tipo Ia provengano da entrambi i tipi di sistemi progenitori - due nane bianche o una nana bianca e una stella interagente "normale" - e l'obiettivo di questi studi è capire quale dei due processi è più comune, Ha spiegato la sabbia.
"Osservare supernovae come SN 2017cbv è un passo importante in questa direzione, " ha detto. "Se li prendiamo davvero giovani, possiamo avere un'idea migliore di questi processi, che hanno implicazioni per la nostra comprensione del cosmo, compresa l'energia oscura."
