Quando il satellite Transiting Exoplanet Survey della NASA è stato lanciato nello spazio nell'aprile 2018, lo ha fatto con un obiettivo preciso:cercare nell'universo nuovi pianeti.

Ma in una ricerca pubblicata di recente, un team di astronomi della Ohio State University ha mostrato che il sondaggio, soprannominato TESS, potrebbe essere utilizzato anche per monitorare un particolare tipo di supernova, dando agli scienziati maggiori indizi su ciò che provoca l'esplosione delle stelle nane bianche e sugli elementi che queste esplosioni lasciano dietro di sé.

"Sappiamo da anni che queste stelle esplodono, ma abbiamo idee terribili sul perché esplodano, "ha detto Patrick Vallely, autore principale dello studio e studente laureato in astronomia dello stato dell'Ohio. "La cosa importante qui è che siamo in grado di dimostrare che questa supernova non è coerente con l'avere una nana bianca (prendere massa) direttamente da una compagna stellare standard ed esplodere in essa, il tipo di idea standard che aveva portato le persone a provare per trovare le firme dell'idrogeno in primo luogo. perché la curva di luce TESS non mostra alcuna prova dell'esplosione che si è schiantata sulla superficie di un compagno, e poiché le firme dell'idrogeno negli spettri SALT non si evolvono come gli altri elementi, possiamo escludere quel modello standard."

La loro ricerca, dettagliato nel Avvisi mensili della Royal Astronomical Society , rappresenta i primi risultati pubblicati su una supernova osservata utilizzando TESS, e aggiungere nuove intuizioni alle teorie di vecchia data sugli elementi lasciati dopo che una nana bianca esplode in una supernova.

Questi elementi hanno a lungo turbato gli astronomi.

Una nana bianca esplode in un tipo specifico di supernova, un 1a, dopo aver raccolto massa da una vicina stella compagna ed essere diventato troppo grande per rimanere stabile, gli astronomi credono. Ma se è vero, allora l'esplosione dovrebbe, gli astronomi hanno teorizzato, lasciare tracce di idrogeno, un elemento fondamentale per le stelle e l'intero universo. (Stelle nane bianche, per loro natura, hanno già bruciato il proprio idrogeno e quindi non sarebbero una fonte di idrogeno in una supernova.)

Ma fino a questa osservazione basata su TESS di una supernova, gli astronomi non avevano mai visto quelle tracce di idrogeno all'indomani dell'esplosione:questa supernova è la prima del suo tipo in cui gli astronomi hanno misurato l'idrogeno. Quell'idrogeno, segnalato per la prima volta da un team degli Observatories of the Carnegie Institution for Science, potrebbe cambiare la natura di ciò che gli astronomi sanno sulle supernove nane bianche.

"La cosa più interessante di questa particolare supernova è l'idrogeno che abbiamo visto nei suoi spettri (gli elementi che l'esplosione lascia dietro di sé), "Ha detto Vallely. "Abbiamo cercato idrogeno ed elio negli spettri di questo tipo di supernova per anni:quegli elementi ci aiutano a capire cosa ha causato la supernova in primo luogo".

L'idrogeno potrebbe significare che la nana bianca ha consumato una stella vicina. In quello scenario, la seconda stella sarebbe una stella normale nel mezzo della sua vita, non una seconda nana bianca. Ma quando gli astronomi hanno misurato la curva di luce di questa supernova, la curva indicava che la seconda stella era in effetti una seconda nana bianca. Allora da dove viene l'idrogeno?

Professore di Astronomia Kris Stanek, Il consigliere di Vallely presso l'Ohio State e coautore di questo articolo, ha detto che è possibile che l'idrogeno provenga da una stella compagna, uno standard, stella normale, ma pensa che sia più probabile che l'idrogeno provenga da una terza stella che si trovava vicino alla nana bianca che esplode e che è stata consumata nella supernova per caso.

"Penseremmo che, poiché vediamo questo idrogeno, significa che la nana bianca ha consumato una seconda stella ed è esplosa, ma in base alla curva di luce che abbiamo visto da questa supernova, potrebbe non essere vero, " ha detto Stanek.

"In base alla curva di luce, la cosa più probabile che sia successa, pensiamo, è che l'idrogeno potrebbe provenire da una terza stella nel sistema, " ha aggiunto Stanek. "Quindi lo scenario prevalente, almeno allo stato dell'Ohio in questo momento, è che il modo per creare una supernova di tipo Ia (pronunciato 1-A) è far interagire due nane bianche, che si scontrano addirittura. Ma anche avere una terza stella che fornisce l'idrogeno".

Per la ricerca dello Stato dell'Ohio, Valle, Stanek e un team di astronomi di tutto il mondo hanno combinato i dati di TESS, un telescopio di 10 centimetri di diametro, con i dati dell'All-Sky Automated Survey for Supernovae (ASAS-SN in breve). ASAS-SN è guidato dallo Stato dell'Ohio ed è composto da piccoli telescopi in tutto il mondo che osservano il cielo alla ricerca di supernovae in galassie lontane.

TESS, a confronto, è progettato per cercare nei cieli i pianeti della nostra galassia vicina e per fornire dati molto più rapidamente rispetto ai precedenti telescopi satellitari. Ciò significa che il team dell'Ohio State è stato in grado di utilizzare i dati di TESS per vedere cosa stava accadendo intorno alla supernova nei primi istanti dopo l'esplosione, un'opportunità senza precedenti.

Il team ha combinato i dati di TESS e ASAS-SN con i dati del Large Telescope sudafricano per valutare gli elementi lasciati nella scia della supernova. Hanno trovato sia idrogeno che elio lì, due indicatori che la stella esplosiva aveva in qualche modo consumato una stella compagna vicina.

"La cosa veramente interessante di questi risultati è che quando combiniamo i dati, possiamo imparare cose nuove, " ha detto Stanek. "E questa supernova è il primo caso emozionante di quella sinergia".

La supernova osservata da questo team era di tipo Ia, un tipo di supernova che può verificarsi quando due stelle orbitano l'una intorno all'altra, ciò che gli astronomi chiamano un sistema binario. In alcuni casi di una supernova di tipo I, una di quelle stelle è una nana bianca.

Una nana bianca ha bruciato tutto il suo combustibile nucleare, lasciando dietro di sé solo un nucleo molto caldo. (Le temperature delle nane bianche superano 100, 000 gradi Kelvin, quasi 200, 000 gradi Fahrenheit.) A meno che la stella non diventi più grande rubando frammenti di energia e materia da una stella vicina, la nana bianca trascorre i successivi miliardi di anni a raffreddarsi prima di trasformarsi in un pezzo di carbonio nero.

Ma se la nana bianca e un'altra stella si trovano in un sistema binario, la nana bianca prende lentamente massa dall'altra stella finché, infine, la nana bianca esplode in una supernova.

Le supernove di tipo I sono importanti per la scienza spaziale:aiutano gli astronomi a misurare la distanza nello spazio, e aiutali a calcolare la velocità di espansione dell'universo (una scoperta così importante che ha vinto il Premio Nobel per la Fisica nel 2011.)

"Questi sono il tipo più famoso di supernova:hanno portato alla scoperta dell'energia oscura negli anni '90, " ha detto Vallely. "Sono responsabili dell'esistenza di tanti elementi nell'universo. Ma non capiamo molto bene la fisica dietro di loro. Ed è proprio questo che mi piace dell'unione di TESS e ASAS-SN qui, che possiamo raccogliere questi dati e usarli per scoprire qualcosa in più su queste supernove".

Gli scienziati concordano ampiamente sul fatto che la stella compagna porti a una supernova nana bianca, ma il meccanismo di quell'esplosione, e il trucco della stella compagna, sono meno chiare.

Questa constatazione, Stanek ha detto, fornisce alcune prove che la stella compagna in questo tipo di supernova è probabilmente un'altra nana bianca.

"Stiamo vedendo qualcosa di nuovo in questi dati, e aiuta la nostra comprensione del fenomeno della supernova Ia, " ha detto. "E possiamo spiegare tutto questo in termini di scenari che abbiamo già:dobbiamo solo consentire che la terza stella in questo caso sia la fonte dell'idrogeno".