I tre pannelli rappresentano momenti prima, quando e dopo la debole supernova iPTF14gqr, visibile nel pannello centrale, è apparso alla periferia di una galassia a spirale situata a 920 milioni di anni luce da noi. La stella massiccia morta nella supernova ha lasciato una stella di neutroni in un sistema binario molto stretto. Questi densi resti stellari alla fine si avvolgeranno a spirale l'uno nell'altro e si fonderanno in una spettacolare esplosione, emettono onde gravitazionali ed elettromagnetiche. Credito:NASA/JPL-Caltech/R. Male
Anthony Piro di Carnegie faceva parte di un team di astronomi guidato dal Caltech che ha osservato la strana morte di una stella massiccia che è esplosa in una supernova sorprendentemente debole e in rapida dissolvenza, forse creando un sistema binario compatto di stelle di neutroni. Il lavoro teorico di Piro ha fornito un contesto cruciale per la scoperta. I loro risultati sono pubblicati da Scienza .
Le osservazioni fatte dal team di Caltech, tra cui l'autore principale Kishalay De e l'investigatore principale del progetto Mansi Kasliwal (lei stessa ex postdoc di Carnegie), suggeriscono che la stella morente avesse un compagno invisibile, che ha assorbito gravitazionalmente la maggior parte della massa della stella prima che esplodesse come una supernova. Si ritiene che l'esplosione abbia provocato una stella binaria di neutroni, suggerendo che, per la prima volta, gli scienziati hanno assistito alla nascita di un sistema binario come quello osservato per la prima volta in collisione da Piro e da un team di astronomi della Carnegie e dell'UC Santa Cruz nell'agosto 2017.
Una supernova si verifica quando una stella massiccia - almeno otto volte la massa del Sole - esaurisce il suo combustibile nucleare, facendo crollare il nucleo e poi rimbalzare verso l'esterno in una potente esplosione. Dopo che gli strati esterni della stella sono stati spazzati via, tutto ciò che rimane è una densa stella di neutroni, una stella esotica delle dimensioni di una città ma contenente più massa del Sole.
Generalmente, si osserva che molto materiale, molte volte la massa del Sole, viene spazzato via in una supernova. Però, l'evento osservato da Kasliwal e dai suoi colleghi, soprannominato iPTF 14gqr, materia espulsa solo un quinto della massa del Sole.
"Abbiamo visto crollare il nucleo di questa enorme stella, ma abbiamo visto una massa notevolmente ridotta espulsa, " Dice Kasliwal. "Noi chiamiamo questa supernova a busta ultra spogliata ed è stato a lungo previsto che esistano. Questa è la prima volta che vediamo in modo convincente il collasso del nucleo di una stella massiccia che è così priva di materia".
La modellizzazione teorica di Piro ha guidato l'interpretazione di queste osservazioni. Ciò ha permesso agli osservatori di dedurre la presenza di materiale denso che circonda l'esplosione.
"Scoperte come questa dimostrano perché è stato così importante creare un gruppo di astrofisica teorica al Carnegie, " Disse Piro. " Combinando insieme osservazioni e teoria, possiamo imparare molto di più su questi incredibili eventi".
Il fatto che la stella sia esplosa implica che in precedenza doveva avere molto materiale, o il suo nucleo non sarebbe mai cresciuto abbastanza da crollare. Ma dove si nascondeva la massa scomparsa? I ricercatori hanno dedotto che la massa doveva essere stata rubata da una compagna stella compatta, come una nana bianca, stella di neutroni, o buco nero.
La stella di neutroni che è stata lasciata dalla supernova deve essere poi nata in orbita con questa compagna compatta. Poiché questa nuova stella di neutroni e la sua compagna sono così vicine, alla fine si fonderanno in una collisione. Infatti, la fusione di due stelle di neutroni è stata osservata per la prima volta nell'agosto 2017 da Piro e da un team di astronomi della Carnegie e dell'UC Santa Cruz, e si pensa che tali eventi producano gli elementi pesanti nel nostro universo, come l'oro, platino, e uranio.
L'evento è stato visto per la prima volta al Palomar Observatory come parte della Palomar Transient Factory (iPTF) intermedia, un rilevamento notturno del cielo per cercare il transitorio, o di breve durata, eventi cosmici come le supernove. Poiché il rilevamento iPTF tiene d'occhio il cielo così da vicino, iPTF 14gqr è stato osservato nelle primissime ore dopo che era esploso. Mentre la terra ruotava e il telescopio Palomar si spostava fuori portata, astronomi di tutto il mondo hanno collaborato per monitorare iPTF 14gqr, osservando continuamente la sua evoluzione con una serie di telescopi che oggi formano la rete di osservatori Global Relay of Observatories Watching Transients Happen (GROWTH).
