L'illustrazione artistica della Supernova 1987A mostra le regioni interne polverose dei resti della stella esplosa (rosso), in cui potrebbe nascondersi una stella di neutroni. Questa regione interna è in contrasto con il guscio esterno (blu), dove l'energia della supernova si scontra (verde) con l'involucro di gas espulso dalla stella prima della sua potente detonazione. Credito:NRAO/AUI/NSF, B. Saxton
Due squadre di astronomi hanno creato un caso convincente nel mistero di 33 anni che circonda la Supernova 1987A. Sulla base delle osservazioni dell'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) e di uno studio teorico di follow-up, gli scienziati forniscono nuove informazioni per l'argomento secondo cui una stella di neutroni si nasconde nelle profondità dei resti della stella esplosa. Questa sarebbe la stella di neutroni più giovane conosciuta fino ad oggi.
Da quando gli astronomi hanno assistito a una delle più brillanti esplosioni di una stella nel cielo notturno, creando Supernova 1987A (SN 1987A), hanno cercato un oggetto compatto che si sarebbe dovuto formare negli avanzi dell'esplosione.
Poiché le particelle note come neutrini sono state rilevate sulla Terra il giorno dell'esplosione (23 febbraio 1987), gli astronomi si aspettavano che una stella di neutroni si fosse formata nel centro collassato della stella. Ma quando gli scienziati non sono riusciti a trovare alcuna prova per quella stella, hanno iniziato a chiedersi se in seguito sia crollato in un buco nero. Da decenni la comunità scientifica attende con impazienza un segnale da questo oggetto che si nasconde dietro una fitta nuvola di polvere.
Il blob'
Recentemente, le osservazioni del radiotelescopio ALMA hanno fornito la prima indicazione della stella di neutroni mancante dopo l'esplosione. Le immagini ad altissima risoluzione hanno rivelato un "blob" caldo nel nucleo polveroso di SN 1987A, che è più luminoso dell'ambiente circostante e corrisponde alla posizione sospetta della stella di neutroni.
Le immagini ALMA ad altissima risoluzione hanno rivelato un "blob" caldo nel nucleo polveroso della Supernova 1987A (riquadro), che potrebbe essere la posizione della stella di neutroni mancante. Il colore rosso mostra polvere e gas freddo al centro del resto di supernova, prese a lunghezze d'onda radio con ALMA. Le tonalità verde e blu rivelano dove l'onda d'urto in espansione della stella esplosa si scontra con un anello di materiale attorno alla supernova. Il verde rappresenta il bagliore della luce visibile, catturato dal telescopio spaziale Hubble della NASA. Il colore blu rivela il gas più caldo e si basa sui dati dell'Osservatorio a raggi X Chandra della NASA. L'anello è stato inizialmente fatto brillare dal lampo di luce dell'esplosione originale. Negli anni successivi il materiale dell'anello si è notevolmente illuminato quando l'onda d'urto dell'esplosione lo colpisce. Attestazione:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), P. Cigan e R. Indebetouw; NRAO/AUI/NSF, B. Saxton; NASA/ESA
"Siamo rimasti molto sorpresi di vedere questo blob caldo formato da una spessa nuvola di polvere nel resto della supernova, " ha detto Mikako Matsuura dell'Università di Cardiff e un membro del team che ha trovato il blob con ALMA. "Ci deve essere qualcosa nella nuvola che ha riscaldato la polvere e che la fa brillare. Ecco perché abbiamo suggerito che ci fosse una stella di neutroni nascosta all'interno della nuvola di polvere".
Anche se Matsuura e il suo team erano entusiasti di questo risultato, si interrogavano sulla luminosità del blob. "Pensavamo che la stella di neutroni potesse essere troppo luminosa per esistere, ma poi Dany Page e il suo team hanno pubblicato uno studio che indicava che la stella di neutroni può davvero essere così brillante perché è molto giovane, " disse Matsuura.
Dany Page è un astrofisico dell'Università Nazionale Autonoma del Messico, che ha studiato SN 1987A dall'inizio. "Ero a metà del mio dottorato di ricerca quando è accaduta la supernova, " Egli ha detto, "è stato uno dei più grandi eventi della mia vita che mi ha fatto cambiare il corso della mia carriera per cercare di risolvere questo mistero. Era come un moderno Santo Graal".
Lo studio teorico di Page e del suo team, pubblicato oggi in Il Giornale Astrofisico , sostiene fortemente il suggerimento del team ALMA che una stella di neutroni stia alimentando il blob di polvere. "Nonostante la suprema complessità dell'esplosione di una supernova e le condizioni estreme che regnano all'interno di una stella di neutroni, il rilevamento di una macchia calda di polvere è una conferma di diverse previsioni, "Pagina ha spiegato.
Queste previsioni erano la posizione e la temperatura della stella di neutroni. Secondo i modelli computerizzati di supernova, l'esplosione ha "cacciato via" la stella di neutroni dal suo luogo di nascita con una velocità di centinaia di chilometri al secondo (decine di volte più veloce del razzo più veloce). Il blob è esattamente nel punto in cui gli astronomi pensano che la stella di neutroni sarebbe oggi. E la temperatura della stella di neutroni, che è stato previsto essere di circa 5 milioni di gradi Celsius, fornisce energia sufficiente per spiegare la luminosità del blob.
Questo colorato, L'immagine a più lunghezze d'onda degli intricati resti della Supernova 1987A è prodotta con i dati di tre diversi osservatori. Il colore rosso mostra polvere e gas freddo al centro del resto di supernova, prese a lunghezze d'onda radio con ALMA. Le tonalità verde e blu rivelano dove l'onda d'urto in espansione della stella esplosa si scontra con un anello di materiale attorno alla supernova. Il verde rappresenta il bagliore della luce visibile, catturato dal telescopio spaziale Hubble della NASA. Il colore blu rivela il gas più caldo e si basa sui dati dell'Osservatorio a raggi X Chandra della NASA. L'anello è stato inizialmente fatto brillare dal lampo di luce dell'esplosione originale. Negli anni successivi il materiale dell'anello si è notevolmente illuminato quando l'onda d'urto dell'esplosione lo colpisce. Attestazione:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), P. Cigan e R. Indebetouw; NRAO/AUI/NSF, B. Saxton; NASA/ESA
Non una pulsar o un buco nero
Contrariamente alle aspettative comuni, la stella di neutroni probabilmente non è una pulsar. "La potenza di una pulsar dipende dalla velocità con cui ruota e dall'intensità del suo campo magnetico, entrambi i quali dovrebbero avere valori sintonizzati molto finemente per abbinare le osservazioni, " ha detto Pagina, "mentre l'energia termica emessa dalla superficie calda della giovane stella di neutroni si adatta naturalmente ai dati".
"La stella di neutroni si comporta esattamente come ci aspettavamo, " ha aggiunto James Lattimer della Stony Brook University di New York, e un membro del team di ricerca di Page. Lattimer ha anche seguito da vicino SN 1987A, avendo pubblicato prima di SN 1987A le previsioni del segnale del neutrino di una supernova che successivamente corrispondevano alle osservazioni. "Quei neutrini suggerivano che non si fosse mai formato un buco nero, e inoltre sembra difficile per un buco nero spiegare la luminosità osservata del blob. Abbiamo confrontato tutte le possibilità e abbiamo concluso che una stella di neutroni calda è la spiegazione più probabile".
Questa stella di neutroni è larga 25 km, sfera estremamente calda di materia ultra-densa. Un cucchiaino del suo materiale peserebbe più di tutti gli edifici di New York messi insieme. Perché può avere solo 33 anni, sarebbe la stella di neutroni più giovane mai trovata. La seconda stella di neutroni più giovane di cui siamo a conoscenza si trova nel resto di supernova Cassiopea A e ha 330 anni.
Solo un'immagine diretta della stella di neutroni darebbe una prova definitiva della sua esistenza, ma per questo gli astronomi potrebbero dover aspettare ancora qualche decennio prima che la polvere e il gas nel residuo di supernova diventino più trasparenti.
Immagini dettagliate di ALMA
Anche se molti telescopi hanno realizzato immagini di SN 1987A, nessuno di loro è stato in grado di osservarne il nucleo con una precisione così elevata come ALMA. Osservazioni precedenti (3-D) con ALMA hanno già mostrato i tipi di molecole presenti nel residuo di supernova e hanno confermato che ha prodotto enormi quantità di polvere.
"Questa scoperta si basa su anni di osservazioni di ALMA, mostrando il nucleo della supernova in modo sempre più dettagliato grazie ai continui miglioramenti al telescopio e all'elaborazione dei dati, " ha affermato Remy Indebetouw del National Radio Astronomy Observatory e dell'Università della Virginia, che ha fatto parte del team di imaging di ALMA.
