I detriti in rapido movimento di un'esplosione di supernova innescata da una collisione stellare si schiantano contro il materiale lanciato in precedenza, e gli shock causano un'emissione radio brillante vista dal VLA. Credito:Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF
Gli astronomi hanno trovato prove drammatiche che un buco nero o una stella di neutroni si è fatto strada a spirale nel nucleo di una stella compagna e ha fatto esplodere quella compagna come una supernova. Gli astronomi sono stati informati dai dati del Very Large Array Sky Survey (VLASS), un progetto pluriennale che utilizza Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) della National Science Foundation.
"I teorici avevano predetto che ciò sarebbe potuto accadere, ma questa è la prima volta che assistiamo a un evento del genere, " ha detto Dillon Dong, uno studente laureato al Caltech e autore principale di un articolo che riporta la scoperta sulla rivista Scienza .
Il primo indizio è arrivato quando gli scienziati hanno esaminato le immagini di VLASS, che ha iniziato le osservazioni nel 2017, e ha trovato un oggetto che emetteva onde radio luminose ma che non era apparso in un precedente rilevamento del cielo VLA, chiamate deboli immagini del cielo radio a venti centimetri (PRIME). Hanno fatto successive osservazioni dell'oggetto, designato VT 1210+4956, utilizzando il VLA e il telescopio Keck alle Hawaii. Hanno determinato che l'emissione radio luminosa proveniva dalla periferia di un nano, galassia formatrice di stelle a circa 480 milioni di anni luce dalla Terra. In seguito hanno scoperto che uno strumento a bordo della Stazione Spaziale Internazionale aveva rilevato un'esplosione di raggi X proveniente dall'oggetto nel 2014.
I dati di tutte queste osservazioni hanno permesso agli astronomi di ricostruire l'affascinante storia di una danza della morte secolare tra due stelle massicce. Come la maggior parte delle stelle che sono molto più massicce del nostro Sole, questi due sono nati come coppia binaria, strettamente orbitanti tra loro. Uno di loro era più massiccio dell'altro e si è evoluto attraverso il suo normale, vita alimentata dalla fusione nucleare più rapidamente ed è esplosa come una supernova, lasciando dietro di sé un buco nero o una stella di neutroni superdensa.
L'orbita del buco nero o della stella di neutroni si avvicinava costantemente alla sua compagna, e circa 300 anni fa è entrata nell'atmosfera del compagno, iniziare la danza della morte. A questo punto, l'interazione iniziò a spruzzare gas lontano dal compagno nello spazio. Il gas espulso, spirale verso l'esterno, formato un'espansione, anello a forma di ciambella, chiamato toro, intorno alla coppia.
Infine, il buco nero o stella di neutroni si è fatto strada verso l'interno verso il nucleo della stella compagna, interrompendo la fusione nucleare producendo l'energia che impediva al nucleo di collassare per la sua stessa gravità. Quando il nucleo è crollato, formò brevemente un disco di materiale che orbitava strettamente intorno all'intruso e sollevò un getto di materiale verso l'esterno dal disco a velocità prossime a quella della luce, perforando la sua strada attraverso la stella.
Un oggetto compatto (un buco nero o una stella di neutroni) al centro della sua massiccia compagna stellare. Il rapido accrescimento sull'oggetto compatto ha causato la formazione di un disco di accrescimento e il lancio di una coppia di getti quasi alla velocità della luce. Quei getti hanno scavato un tunnel attraverso la stella, che sta per esplodere in una supernova a causa dell'enorme quantità di energia rilasciata. Nei prossimi anni, il materiale stellare esploso si farà strada attraverso un denso toroide di materiale stellare espulso dall'oggetto compatto durante i suoi secoli precedenti di inspirazione verso il nucleo, creando un bagliore radiofonico luminoso. Credito:Chuck Carter
"Quel jet è ciò che ha prodotto i raggi X visti dallo strumento MAXI a bordo della Stazione Spaziale Internazionale, e questo conferma la data di questo evento nel 2014, " Disse Dong.
Il collasso del nucleo della stella l'ha fatta esplodere come una supernova, dopo la precedente esplosione del fratello.
"La stella compagna stava per esplodere alla fine, ma questa fusione ha accelerato il processo, " Disse Dong.
Il materiale espulso dall'esplosione della supernova del 2014 si è mosso molto più velocemente del materiale espulso in precedenza dalla stella compagna, e quando VLASS osservò l'oggetto, l'esplosione della supernova si stava scontrando con quel materiale, causando potenti scosse che hanno prodotto l'emissione radio luminosa vista dal VLA.
"Tutti i pezzi di questo puzzle si incastrano per raccontare questa incredibile storia, " ha detto Gregg Hallinan di Caltech. "Il residuo di una stella esplosa molto tempo fa si è tuffato nella sua compagna, causandolo, pure, esplodere, " Ha aggiunto.
La chiave della scoperta, Hallinan ha detto, era VLASS, che sta riprendendo l'intero cielo visibile alla latitudine del VLA, circa l'80% del cielo, tre volte in sette anni. Uno degli obiettivi di fare VLASS in questo modo è scoprire oggetti transitori, come le esplosioni di supernova, che emettono brillantemente alle lunghezze d'onda radio. Questa supernova, causato da una fusione stellare, però, è stata una sorpresa.
"Di tutte le cose che pensavamo di scoprire con VLASS, questo non era uno di loro, "ha detto Hallinan.
