Diciassette anni fa, gli astronomi hanno assistito all'esplosione di una supernova a 40 milioni di anni luce di distanza nella galassia chiamata NGC 7424, situato nella costellazione meridionale Grus, La gru. Ora, nel bagliore sbiadito di quell'esplosione, Hubble della NASA ha catturato la prima immagine di un compagno sopravvissuto di una supernova. Questa immagine è la prova più convincente che alcune supernove abbiano origine in sistemi a doppia stella.

"Sappiamo che la maggior parte delle stelle massicce sono in coppie binarie, ", ha affermato Stuart Ryder dell'Australian Astronomical Observatory (AAO) di Sydney, Australia e autore principale dello studio. "Molte di queste coppie binarie interagiranno e trasferiranno gas da una stella all'altra quando le loro orbite le avvicineranno".

La compagna della stella progenitrice della supernova non era un innocente spettatore dell'esplosione. Ha sottratto quasi tutto l'idrogeno dall'involucro stellare della stella condannata, la regione che trasporta l'energia dal nucleo della stella alla sua atmosfera. Milioni di anni prima che la stella primaria diventasse supernova, il furto del compagno ha creato un'instabilità nella stella primaria, facendolo espellere episodicamente da un bozzolo e da gusci di gas idrogeno prima della catastrofe.

La supernova, chiamato SN 2001ig, è classificata come una supernova a busta spogliata di tipo IIb. Questo tipo di supernova è insolito perché la maggior parte, ma non tutto, dell'idrogeno è andato prima dell'esplosione. Questo tipo di stella esplosiva è stato identificato per la prima volta nel 1987 dal membro del team Alex Filippenko dell'Università della California, Berkeley.

Non è del tutto chiaro come le supernove a involucro spogliato perdano quell'involucro esterno. Originariamente si pensava che provenissero da stelle singole con venti molto veloci che spingevano via gli involucri esterni. Il problema era che quando gli astronomi hanno iniziato a cercare le stelle primarie da cui sono state generate le supernove, non sono riusciti a trovarli per molte supernove con involucro spogliato.

"Questo è stato particolarmente bizzarro, perché gli astronomi si aspettavano che sarebbero state le stelle progenitrici più massicce e più luminose, " ha spiegato il membro del team Ori Fox dello Space Telescope Science Institute di Baltimora. "Inoltre, il numero di supernove a involucro spogliato è maggiore del previsto." Questo fatto ha portato gli scienziati a teorizzare che molte delle stelle primarie si trovassero in sistemi binari di massa inferiore, e hanno deciso di dimostrarlo.

Cercare un compagno binario dopo l'esplosione di una supernova non è un compito facile. Primo, deve essere a una distanza relativamente ravvicinata dalla Terra perché Hubble possa vedere una stella così debole. SN 2001ig e il suo compagno sono circa a quel limite. All'interno di tale intervallo di distanza, non esplodono molte supernove. Ancora più importante, gli astronomi devono conoscere la posizione esatta attraverso misurazioni molto precise.

Nel 2002, poco dopo l'esplosione di SN 2001ig, gli scienziati hanno individuato la posizione precisa della supernova con il Very Large Telescope (VLT) dell'Osservatorio europeo meridionale a Cerro Paranal, Chile. Nel 2004, hanno poi proseguito con l'Osservatorio Gemini Sud a Cerro Pachón, Chile. Questa osservazione ha inizialmente suggerito la presenza di un compagno binario sopravvissuto.

Conoscendo le coordinate esatte, Ryder e il suo team sono stati in grado di concentrare Hubble su quella posizione 12 anni dopo, mentre il bagliore della supernova svaniva. Con la squisita risoluzione e la capacità ultravioletta di Hubble, sono stati in grado di trovare e fotografare il compagno sopravvissuto, qualcosa che solo Hubble poteva fare.

Prima dell'esplosione della supernova, l'orbita delle due stelle l'una intorno all'altra durò circa un anno.

Quando la stella primaria è esplosa, ebbe un impatto molto minore sul compagno sopravvissuto di quanto si potesse pensare. Immagina un nocciolo di avocado, che rappresenta il nucleo denso della stella compagna, incorporato in un dessert di gelatina, che rappresenta l'involucro gassoso della stella. Mentre passa un'onda d'urto, la gelatina potrebbe temporaneamente allungarsi e oscillare, ma il nocciolo dell'avocado rimarrebbe intatto.

Nel 2014, Fox e il suo team hanno usato Hubble per rilevare la compagna di un'altra supernova di tipo IIb, SN 1993J. Però, hanno catturato uno spettro, non un'immagine. Il caso di SN 2001ig è la prima volta che viene fotografato un compagno sopravvissuto. "Finalmente siamo riusciti a catturare il ladro stellare, confermando i nostri sospetti che uno doveva essere lì, ", ha detto Filippenko.

Forse fino alla metà di tutte le supernove con involucro spogliato hanno compagni:l'altra metà perde i loro involucri esterni a causa dei venti stellari. Ryder e il suo team hanno l'obiettivo finale di determinare con precisione quante supernove con involucri spogliati hanno compagni.

Il loro prossimo sforzo è guardare le supernove completamente spogliate, a differenza di SN 2001ig e SN 1993J, che sono stati spogliati solo del 90% circa. Queste supernove dall'involucro completamente spogliato non hanno molta interazione d'urto con il gas nell'ambiente stellare circostante, poiché i loro involucri esterni sono stati persi molto prima dell'esplosione. Senza interazione shock, svaniscono molto più velocemente. Ciò significa che la squadra dovrà attendere solo due o tre anni per cercare compagni superstiti.

Nel futuro, sperano anche di utilizzare il telescopio spaziale James Webb per continuare la loro ricerca.

Il documento sul lavoro attuale di questa squadra è stato pubblicato il 28 marzo, 2018, nel Giornale Astrofisico .