Rappresentazione artistica di uno shock. Credito:Kavli IPMU
Un astronomo dilettante che testa la sua nuova fotocamera cattura il momento in cui una supernova diventa visibile nel cielo notturno, che ha aiutato un team internazionale di ricercatori a testare la loro teoria sulle fasi iniziali di un'esplosione stellare.
Il momento in cui una supernova diventa visibile nel cielo è stato catturato da un astronomo dilettante, e ha aiutato un team internazionale di ricercatori a convalidare le previsioni teoriche sull'evoluzione iniziale di tali esplosioni stellari.
Come la struttura della stella che esplode influenza le proprietà della supernova è rimasta una questione aperta, ma comprenderlo sarebbe un significativo passo avanti nella ricerca astrofisica. La teoria attuale suggerisce che un'onda d'urto esplosiva viaggi attraverso l'interno della stella prima di raggiungere la superficie e produrre un picco acuto di emissione elettromagnetica. La forza e la durata di questo segnale, noto come shock breakout si crede che dipenda in gran parte dalla struttura esterna della stella e dalla presenza o assenza di materia attorno ad essa. Però, testare questa teoria richiede l'osservazione del momento prima e dopo che una stella diventa una supernova.
Melina Bersten, ricercatore presso il Consiglio Nazionale delle Ricerche Scientifiche e Tecniche-Argentina, e Visiting Associate Scientist presso il Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe ha affermato che le possibilità di catturare un tale evento sono scarse, perché dura nell'ordine di un'ora.
La sequenza di immagini combinate ottenute da Víctor Buso come SN 2016gkg si presenta alla periferia della galassia NGC 613. Le etichette indicano l'ora in cui è stata scattata ciascuna immagine. La posizione della supernova è indicata dai cerchi rossi. In particolare, la supernova appare e si illumina costantemente entro un'ora, come mostrato nel pannello in basso a destra. Credito:Bersten et al.
"Se pensiamo che in media ogni galassia produce all'incirca una supernova al secolo, e che un secolo contiene quasi 900 mila ore, allora la probabilità di osservare la galassia giusta al momento giusto non è molto maggiore di una su un milione. Però, le possibilità reali sono minori. Bisogna tener conto del fatto che possiamo vedere la galassia solo durante la notte e che il cielo deve essere limpido, " lei disse.
Per fortuna, il 20 settembre 2016, astronomo dilettante Víctor Buso di Rosario, Argentina, stava testando la sua nuova fotocamera sul suo osservatorio sul tetto nella speranza di fotografare la sua prima supernova. Dopo un'ora di riprese Buso notò che era apparso un nuovo minuscolo oggetto, ed è diventato più evidente con il tempo (Figura 1). Aveva catturato il momento in cui una supernova era esplosa.
Denominato SN 2016gkg, un team di ricercatori tra cui il Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe, e guidato da Bersten, analizzato le immagini. Il rapido tasso di schiarimento combinato con una luminosità molto bassa non aveva analoghi tra le supernove conosciute, e il team ha concluso che Buso aveva scoperto SN 2016gkg durante lo shock breakout.
"Quando Buso ci raccontò come aveva osservato e cosa aveva visto, ci siamo resi conto che questa era una scoperta unica, " disse Bersten.
Curva di luce osservata di SN 2016gkg (punti) e modello di esplosione (linea rossa). Il modello riproduce tre fasi distinte nell'evoluzione della supernova che si verificano su diverse scale temporali. Primo, lo shock breakout (con una scala temporale di ore), quindi l'emissione di raffreddamento post shock (giorni), e infine l'emissione dovuta al riscaldamento radioattivo (settimane). le osservazioni della scoperta di Buso, mostrato in blu, indicano un aumento così rapido che può essere attribuito solo allo shock breakout. Credito:Bersten et al.
Anche, confrontando la fotometria delle immagini con le loro simulazioni al computer, il team ha riscontrato un forte aumento iniziale della luce della supernova che poteva essere spiegato solo dall'emergenza dello shock (Figura 2).
"Con nostra sorpresa, le immagini avevano una grande qualità considerando che erano ottenute dal centro di una grande città in mezzo alla pampa", osserva il Dr. Gastón Folatelli di IALP, che ha condotto l'analisi dei dati, e aggiunge "le condizioni del cielo sembrano essere state quasi ideali quella notte!"
La loro conclusione era supportata dal fatto che i modelli non richiedevano alcuna modifica per riprodurre coerentemente l'ascesa iniziale e il resto dell'evoluzione della supernova (Figura 3). Inoltre, SN 2016gkg è stato un evento piuttosto ordinario, il che implicherebbe che la fase osservata è comune a tutte le supernove, come prevedono i modelli.
I risultati della squadra sono stati pubblicati in Natura il 22 febbraio.
