Rilevamento di una supernova con un'insolita firma chimica da parte di un team di astronomi guidati da Juna Kollmeier di Carnegie, tra cui Nidia Morrell di Carnegie, Antonio Piro, Marco Phillips, e Josh Simon, potrebbero essere la chiave per risolvere il mistero di vecchia data che è la fonte di queste violente esplosioni. Le osservazioni effettuate dai telescopi Magellan presso l'Osservatorio Las Campanas di Carnegie in Cile sono state fondamentali per rilevare l'emissione di idrogeno che rende questa supernova, chiamato ASASSN-18tb, così caratteristico.

Il loro lavoro è pubblicato in Avvisi mensili della Royal Astronomical Society .

Le supernove di tipo Ia svolgono un ruolo cruciale nell'aiutare gli astronomi a comprendere l'universo. La loro brillantezza consente loro di essere visti a grandi distanze e di essere usati come indicatori di miglia cosmiche, che ha vinto il Premio Nobel per la Fisica nel 2011. Per di più, le loro violente esplosioni sintetizzano molti degli elementi che compongono il mondo che ci circonda, che vengono espulsi nella galassia per generare stelle e sistemi stellari futuri.

Sebbene l'idrogeno sia l'elemento più abbondante nell'universo, non si vede quasi mai nelle esplosioni di supernova di tipo Ia. Infatti, la mancanza di idrogeno è una delle caratteristiche distintive di questa categoria di supernove e si pensa che sia un indizio chiave per capire cosa è successo prima delle loro esplosioni. Ecco perché vedere le emissioni di idrogeno provenienti da questa supernova è stato così sorprendente.

Le supernove di tipo Ia hanno origine dall'esplosione termonucleare di una nana bianca che fa parte di un sistema binario. Ma cosa scatena esattamente l'esplosione della nana bianca - il nucleo morto lasciato dopo che una stella simile al Sole ha esaurito il suo combustibile nucleare - è un grande enigma. Un'idea prevalente è che, la nana bianca trae materia dalla sua stella compagna, un processo che potrebbe eventualmente innescare l'esplosione, ma se questa sia la teoria corretta è stato oggetto di accesi dibattiti per decenni.

Ciò ha portato il team di ricerca dietro questo documento a iniziare un'importante indagine sulle supernove di tipo Ia, chiamata 100IAS, che è stata lanciata quando Kollmeier stava discutendo l'origine di queste supernovae con i coautori dello studio Subo Dong dell'Università di Pechino e Doron Kushnir dell'Istituto Weizmann della Scienza che, insieme al collega di Weizmann Boaz Katz, ha presentato una nuova teoria per le esplosioni di tipo Ia che prevede la violenta collisione di due nane bianche.

Gli astronomi studiano avidamente le firme chimiche del materiale espulso durante queste esplosioni per comprendere il meccanismo e gli attori coinvolti nella creazione di supernove di tipo Ia.

Negli ultimi anni, gli astronomi hanno scoperto un piccolo numero di rare supernove di tipo Ia che sono ricoperte da una grande quantità di idrogeno, forse tanto quanto la massa del nostro Sole. Ma sotto diversi aspetti, ASASSN-18tb è diverso da questi eventi precedenti.

"È possibile che l'idrogeno che vediamo quando studiamo ASASSN-18tb sia come queste precedenti supernove, ma ci sono alcune differenze sorprendenti che non sono così facili da spiegare, " disse Kollmeier.

Primo, in tutti i casi precedenti queste supernove di tipo Ia ricoperte di idrogeno sono state trovate in giovani, galassie che formano stelle dove può essere presente molto gas ricco di idrogeno. Ma ASASSN-18tb si è verificato in una galassia composta da vecchie stelle. Secondo, la quantità di idrogeno espulsa da ASASSN-18tb è significativamente inferiore a quella osservata attorno a quelle altre supernove di tipo Ia. Probabilmente ammonta a circa un centesimo della massa del nostro Sole.

"Una possibilità entusiasmante è che stiamo vedendo il materiale strappato dalla stella compagna dell'esplosione della nana bianca mentre la supernova si scontra con essa, " disse Anthony Piro. "Se questo è il caso, sarebbe la prima osservazione in assoluto di un tale evento."

"Cerco questa firma da un decennio!" ha detto il co-autore Josh Simon. "Finalmente l'abbiamo trovato, ma è così raro, che è un pezzo importante del puzzle per risolvere il mistero dell'origine delle supernove di tipo Ia".

Nidia Morrell stava osservando quella notte, e ha immediatamente ridotto i dati provenienti dal telescopio e li ha fatti circolare al team, incluso il dottorato di ricerca. lo studente Ping Chen, che lavora su 100IAS per la sua tesi e Jose Luis Prieto dell'Universidad Diego Portales, un veterano osservatore di supernova. Chen fu il primo a notare che questo non era uno spettro tipico. Tutti sono rimasti completamente sorpresi da ciò che hanno visto nello spettro di ASASSN-18tb.

"Ero scioccato, e ho pensato tra me e me 'questo potrebbe davvero essere idrogeno?'", ha ricordato Morrell.

Per discutere l'osservazione, Morrell ha incontrato il membro del team Mark Phillips, un pioniere nello stabilire la relazione, che prende il suo nome informalmente, che consente alle supernove di tipo Ia di essere utilizzate come righelli standard. Phillips era convinto:"È l'idrogeno che hai trovato; nessun'altra spiegazione possibile".

"Questo è un programma di supernova non convenzionale, ma io sono un osservatore non convenzionale, un teorico, infatti", ha detto Kollmeier. "È un progetto estremamente doloroso da realizzare per il nostro team. Osservare queste cose è come prendere un coltello, perché per definizione diventano sempre più deboli con il tempo! È possibile solo in un posto come Carnegie, dove l'accesso ai telescopi Magellan ci permette di fare cose che richiedono molto tempo e talvolta faticose, ma esperimenti cosmici estremamente importanti. Nessun dolore, nessun guadagno».