Una supernova scoperta da un gruppo internazionale di astronomi ha fornito uno sguardo senza precedenti sui primi momenti di una violenta esplosione stellare. Il gruppo, guidato da Ben Shappee dell'Università delle Hawaii (UH) Institute for Astronomy's (IfA) e Tom Holoien di Carnegie Observatories, trovato una misteriosa firma alla luce delle prime ore dell'esplosione. I loro risultati sono pubblicati in un trio di articoli nel Giornale Astrofisico .

Questa categoria di supernova, denominato "Tipo Ia, " è fondamentale per la nostra comprensione del cosmo. Le loro fornaci nucleari sono cruciali per generare molti degli elementi intorno a noi, e sono usati come governatori cosmici per misurare le distanze attraverso l'universo. Nonostante la loro importanza, l'effettivo meccanismo che scatena un'esplosione di supernova di tipo Ia è rimasto sfuggente per decenni.

Ecco perché coglierli sul fatto è fondamentale.

Gli astronomi hanno a lungo cercato di ottenere dati dettagliati nei momenti iniziali delle esplosioni, con la speranza di capire come si innescano questi fenomeni. Per la prima volta, ci sono riusciti nel febbraio di quest'anno, con la scoperta di una supernova di tipo Ia chiamata ASASSN-18bt (nota anche come SN 2018oh).

ASASSN-18bt è stato scoperto dall'All-Sky Automated Survey for Supernovae (ASAS-SN), una rete internazionale di telescopi con sede presso la Ohio State University, che scansiona regolarmente il cielo alla ricerca di supernovae e altri eventi esplosivi. Il telescopio spaziale Kepler della NASA è stato contemporaneamente in grado di raccogliere dati complementari su questo evento. Kepler è stato progettato per essere estremamente sensibile ai piccoli cambiamenti di luce per la sua missione principale di rilevare pianeti extrasolari, così è stato in grado di ottenere informazioni particolarmente dettagliate sulla genesi dell'esplosione.

"ASASSN-18bt è la supernova più vicina e più brillante mai osservata da Keplero, quindi ha offerto un'eccellente opportunità per testare le teorie predominanti sulla formazione di supernovae, " disse Shappee, che è l'autore principale della scoperta e del primo articolo. "La curva di luce di Keplero è incredibile. Possiamo sondare l'esplosione poche ore dopo che è avvenuta."

Oltre ai dati di rilevamento e pre-scoperta di ASAS-SN, anche due rilievi del cielo IfA hanno giocato un ruolo cruciale. I dati pre-scoperta del Panoramic Survey Telescope e del Rapid Response System (Pan-STARRS) e dell'Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System (ATLAS) hanno contribuito a fornire informazioni critiche sul colore della supernova che si sta illuminando. Pan-STARRS ha persino catturato ASASSN-18bt entro il primo giorno dopo la sua esplosione.

Combinando i dati di ASAS-SN, Keplero, Pan-STARRS, ATLANTE, e telescopi da tutto il mondo, gli astronomi si sono resi conto che ASASSN-18bt sembrava insolito durante i suoi primi due giorni. "Molte supernovae mostrano un graduale aumento della luce che emettono, " disse Maria Drout, assistente professore presso l'Università di Toronto e terzo autore del documento di scoperta. "Ma per questo evento, potevi vedere chiaramente qualcosa di insolito ed eccitante accadere nei primi tempi, qualche emissione aggiuntiva inaspettata."

Si pensa che le supernove di tipo Ia abbiano origine dall'esplosione termonucleare di una stella nana bianca, il nucleo morto lasciato da una stella simile al sole dopo che ha esaurito il suo combustibile nucleare. Il materiale deve essere aggiunto alla nana bianca da una stella compagna per attivare l'esplosione, ma la natura della stella compagna e il modo in cui il carburante viene trasferito è stata a lungo dibattuta.

Una possibilità è che questa luce aggiuntiva vista durante i primi tempi della supernova potrebbe provenire dall'esplosione della nana bianca in collisione con la stella compagna. Sebbene questa fosse l'ipotesi iniziale, confronti dettagliati con modelli teorici e osservazioni successive dal telescopio Keck hanno dimostrato che questa luce extra ha un diverso, origine inspiegabile.

"While the steep increase in ASASSN-18bt's early brightness could indicate that the explosion collides with another star, the data doesn't quite fit predictions for how this should appear, " Holoien said. "Other possibilities, such as an unusual distribution of radioactive isotopes in the exploded star, could also explain what we saw."

Infatti, recent Keck observations looked for the outer layers that would have been stripped from a nearby star by the violent supernova explosion. "If the donor star was there, we would have seen it, " says Michael Tucker, a graduate student at the Institute for Astronomy and lead author on the Keck paper. "But we just don't see anything."

This supports a recent hypothesis put forth by visiting-IfA astronomer Maximilian Stritzinger of Aarhus University that there may be two distinct populations of Type Ia supernovae—those that show early emission and those that do not—without the need for a nearby star. 

"We are finding that supernovae explosions are more complicated than we previously thought, and that's half the fun, " said Shappee. 

Thanks to ASAS-SN, ATLAS, Pan-STARRS, and other surveys, we are now monitoring the sky every night, so astronomers will find even more new supernovae and catch them at the moment of explosion. As more of these events are found and studied, they will home in on the solution to the longstanding mystery of how these stellar explosions originate.