Concetto artistico di una stella supergigante blu che un tempo esisteva all'interno di un ammasso di giovani stelle nella galassia a spirale NGC 3938, situato a 65 milioni di anni luce di distanza. È esplosa come una supernova nel 2017, e le foto d'archivio del telescopio spaziale Hubble sono state utilizzate per localizzare la stella progenitrice condannata, come appariva nel 2007. La stella potrebbe essere stata massiccia quanto 50 soli e bruciare a un ritmo furioso, rendendolo più caldo e più blu del nostro sole. Faceva così caldo, aveva perso i suoi strati esterni di idrogeno ed elio. Quando è esploso nel 2017, gli astronomi l'hanno classificata come una supernova di tipo Ic a causa della mancanza di idrogeno ed elio nello spettro della supernova. In uno scenario alternativo (non mostrato qui) un compagno binario della stella massiccia potrebbe aver rimosso i suoi strati di idrogeno ed elio. Credito:NASA/ESA/J. OLMSTED (STScI)
Gli astronomi potrebbero aver finalmente scoperto il progenitore a lungo cercato di un tipo specifico di stella che esplode setacciando i dati di archivio del telescopio spaziale Hubble della NASA e conducendo osservazioni di follow-up utilizzando l'Osservatorio W. M. Keck alle Hawaii.
La supernova, noto come tipo Ic, si pensa che esploda dopo che una stella massiccia si è liberata o è stata privata dei suoi strati esterni di idrogeno ed elio.
Queste stelle sono tra le più massicce conosciute, almeno 30 volte più massicce del nostro Sole. Anche dopo aver perso parte del loro materiale in tarda età, rimangono molto grandi e luminosi.
Quindi era un mistero il motivo per cui gli astronomi non erano stati in grado di catturare una di queste stelle nelle immagini pre-esplosione.
Finalmente, nel 2017, gli astronomi hanno avuto fortuna. Una stella vicina ha concluso la sua vita come supernova di tipo Ic. Due squadre di astronomi hanno esaminato attentamente l'archivio di immagini di Hubble per scoprire la presunta stella precursore nelle foto pre-esplosione scattate nel 2007. La supernova, catalogato come SN 2017ein, apparso vicino al centro della vicina galassia a spirale NGC 3938, situato a circa 65 milioni di anni luce di distanza.
Questa scoperta potrebbe fornire importanti informazioni sull'evoluzione stellare, compreso il modo in cui le masse delle stelle sono distribuite quando nascono in lotti.
"Trovare un vero e proprio progenitore di una supernova Ic è un grande premio nella ricerca dei progenitori, " ha affermato Schuyler Van Dyk del California Institute of Technology (Caltech) di Pasadena, capo ricercatore di uno dei team. "Ora abbiamo per la prima volta un oggetto candidato chiaramente rilevato".
Il documento del suo team è stato pubblicato a giugno in Il Giornale Astrofisico .
Una seconda squadra guidata da Charles Kilpatrick dell'Università della California, Santa Cruz, ha anche osservato la supernova nel giugno 2017 nelle immagini a infrarossi, che sono stati catturati utilizzando il potente sistema di ottica adattiva dell'Osservatorio Keck combinato con il suo spettrografo per immagini a infrarossi con soppressione dell'OH (OSIRIS). Il team di Kilpatrick ha quindi analizzato le stesse foto d'archivio di Hubble del team di Van Dyk per scoprire la possibile fonte. Un'analisi dei colori dell'oggetto mostra che è blu ed estremamente caldo.
"Questa supernova si è verificata in una parte affollata della sua galassia ospite. Quando abbiamo guardato un'immagine pre-esplosione del telescopio spaziale Hubble, le stelle apparivano vicine l'una all'altra, " ha detto Kilpatrick. "Questa scoperta è stata resa possibile solo perché siamo stati in grado di utilizzare l'Osservatorio Keck per individuare la posizione della supernova nella sua galassia ospite. L'immagine ad altissima risoluzione di Keck ci ha permesso di determinare con un alto grado di precisione esattamente dove è avvenuta l'esplosione. Questa posizione è capitata proprio sopra un singolo, molto blu, e oggetto luminoso nell'immagine di Hubble pre-esplosione."
Questa immagine del telescopio spaziale Hubble della NASA della vicina galassia a spirale NGC 3938 mostra la posizione della supernova 2017ein, in un braccio a spirale vicino al nucleo luminoso. La stella esplosa è una supernova di tipo Ic, pensato per esplodere dopo che la sua stella massiccia si è liberata o è stata spogliata dei suoi strati esterni di idrogeno ed elio. Le stelle progenitrici delle supernove di tipo Ic sono state difficili da trovare. Ma gli astronomi che setacciano le immagini d'archivio di Hubble potrebbero aver scoperto la stella che è esplosa come supernova 2017ein. La posizione della stella progenitrice candidata è mostrata nel riquadro estraibile in basso a sinistra, scattata nel 2007. L'oggetto luminoso nel riquadro in basso a destra è un'immagine ravvicinata della supernova, preso da Hubble nel 2017, poco dopo l'esplosione stellare. NGC 3938 risiede a 65 milioni di anni luce di distanza nella costellazione dell'Orsa Maggiore. L'immagine Hubble di NGC 3938 è stata scattata nel 2007. Credito:NASA/ESA/S. VAN DYK (CALTECH)/W. LI (UNIVERSITÀ DELLA CALIFORNIA)
I risultati della squadra di Kilpatrick, apparso il 21 ottobre, 2018, questione del Avvisi mensili della Royal Astronomical Society , è coerente con le conclusioni della squadra precedente.
"Siamo stati fortunati che la supernova fosse vicina e molto luminosa, circa 5-10 volte più luminose di altre supernove di tipo Ic, che potrebbe aver reso più facile trovare il capostipite, " ha detto Kilpatrick. "Gli astronomi hanno osservato molte supernove di tipo Ic, ma sono tutti troppo lontani per essere risolti da Hubble. Hai bisogno di uno di questi enormi, stelle luminose in una galassia vicina per spegnersi. Sembra che la maggior parte delle supernove di tipo Ic siano meno massicce e quindi meno luminose, e questo è il motivo per cui non siamo stati in grado di trovarli."
Poiché l'oggetto è blu ed eccezionalmente caldo, entrambe le squadre suggeriscono due possibilità per l'identità della fonte. Il capostipite potrebbe essere una singola stella massiccia tra 45 e 55 volte più massiccia del nostro Sole.
Un'altra idea è che avrebbe potuto essere un massiccio sistema di stelle binarie in cui una delle stelle pesa tra 60 e 80 masse solari e l'altra circa 48 soli. In quest'ultimo scenario, le stelle orbitano strettamente e interagiscono tra loro. La stella più massiccia viene privata dei suoi strati di idrogeno ed elio dalla compagna stretta, e alla fine esplode come una supernova.
La possibilità di un enorme sistema a doppia stella è una sorpresa. "Questo non è quello che ci aspetteremmo dai modelli attuali, che richiedono sistemi progenitori binari interagenti di massa inferiore, "Ha detto Van Dyk.
Le aspettative sull'identità dei progenitori delle supernove di tipo Ic sono state un enigma. Gli astronomi sapevano che le supernove erano carenti di idrogeno ed elio, e inizialmente propose che alcune stelle pesanti disperdessero questo materiale in un forte vento (un flusso di particelle cariche) prima di esplodere.
Quando non trovarono le stelle progenitrici, che avrebbe dovuto essere estremamente massiccio e luminoso, hanno suggerito un secondo metodo per produrre le stelle che esplodono che coinvolge una coppia di orbite ravvicinate, stelle binarie di massa inferiore. In questo scenario, la stella più pesante viene privata del suo idrogeno ed elio dalla sua compagna. Ma la stella "spogliata" è ancora abbastanza massiccia da esplodere alla fine come una supernova di tipo Ic.
"Districare questi due scenari per la produzione di supernove di tipo Ic ha un impatto sulla nostra comprensione dell'evoluzione stellare e della formazione stellare, compreso il modo in cui le masse delle stelle sono distribuite quando nascono, e quante stelle si formano in sistemi binari interagenti, " ha spiegato Ori Fox dello Space Telescope Science Institute (STScI) di Baltimora, Maryland, un membro della squadra di Van Dyk. "E queste sono domande che non solo gli astronomi che studiano le supernove vogliono sapere, ma tutti gli astronomi sono dopo."
Le supernove di tipo Ic sono solo una classe di stelle che esplodono. Rappresentano il 21% delle stelle massicce che esplodono dal collasso dei loro nuclei.
I team avvertono che non saranno in grado di confermare l'identità della fonte fino a quando la supernova non svanirà tra circa due anni. Gli astronomi sperano di utilizzare Hubble o l'imminente James Webb Space Telescope della NASA per vedere se la stella progenitrice candidata è scomparsa o si è notevolmente attenuata. Saranno anche in grado di separare la luce della supernova da quella delle stelle nel suo ambiente per calcolare una misurazione più accurata della luminosità e della massa dell'oggetto.
