Osservata in diretta la nascita di una stella di neutroni. È il primo caso mai osservato
Si sapeva che le esplosioni di supernova di stelle molto massicce portano alla nascita di stelle di neutroni o buchi neri. Tuttavia, ciò che era stato possibile osservare fino ad oggi era l’esplosione già avvenuta e la stella di neutroni già nata. Finalmente, è stato possibile osservare i due eventi contemporaneamente, l’esplosione e la nascita della stella di neutroni.
Recenti osservazioni confermano quanto teoricamente previsto sulla nascita delle stelle di neutroni o dei buchi neri a seguito di esplosioni di supernova.
I modelli teorici di evoluzione stellare prevedono che le stelle molto massicce, con massa superiore a circa 8 volte la massa del Sole, concludano la loro vita con una esplosione di supernova.
Le supernovae
Alla fine della vita di una stella molto massiccia, l'esaurimento del combustibile nucleare al centro della stella determina un collasso improvviso della stessa, cui segue un aumento di temperatura tale da produrre un’esplosione distruttiva. L’energia prodotta durante questa esplosione può essere anche confrontabile a quella emessa dall’intera galassia che ospita la stella.
In seguito all'esplosione della stella, mentre gli strati esterni vengono espulsi via violentemente, il collasso del nucleo porta alla formazione di un oggetto estremamente compatto che, a seconda della massa iniziale della stella, può essere una stella di neutroni o un buco nero.
Fino ad ora gli astronomi avevano osservato numerosi resti di supernovae esplose nel passato, ma solo in alcune dozzine di questi resti erano riusciti ad individuare la stella di neutroni prodottasi a seguito dell’esplosione.
Quindi ciò che si era osservato fino ad ora era una supernova già esplosa e una stella di neutroni al centro dei suoi resti o una supernova in fase di esplosione ma senza evidenza della neostella di neutroni.
Sulla base dei modelli di evoluzione stellare si era dunque dedotto che la stella di neutroni fosse conseguenza dell’esplosione. Tuttavia, non si poteva escludere che la stella di neutroni già esistesse lì dove poi era esplosa la supernova e che quindi i due oggetti non avessero nessuna relazione.
Quale la grande novità
La novità delle recenti osservazioni è aver osservato in tempo reale l’esplosione di supernova ed evidenza (indiretta) della contemporanea nascita della stella di neutroni.
Un cacciatore di supernovae, l’astrofilo Berto Monard che dirige il Klein Karoo Observatory a Western Cape in Sud Africa, nel maggio del 2022 aveva scoperto una supernova, chiamata SN 2022jli nella galassia NGC 157, lontana ben 75 milioni di anni luce.
Una volta segnalata la scoperta, la comunità scientifica si è attivata per osservarla e studiarla con telescopi e strumenti ben più potenti: VLT ed NTT dell'European Southern Observatory.
In particolare, due diversi gruppi hanno osservato SN 2022jli indipendentemente ed hanno scoperto un comportamento assolutamente peculiare rispetto ad altre supernova.
La luminosità delle supernovae ha un andamento caratterizzato da un velocissimo aumento fino ad un valore massimo seguito poi da un graduale indebolimento fino a quando la luminosità diventa così bassa da rendere l’oggetto non più visibile.
Ciò che i due team, uno guidato dall’astronomo Thomas Moore della Queen’s University Belfast ed uno guidato da Ping Chen del Weizmann Institute of Science (Israele), hanno osservato è stata un'oscillazione della luminosità con periodo costante di circa 12 giorni.
Scenario interpretativo
Lo scenario interpretativo che ne è venuto fuori dalle osservazioni e dal loro confronto con vari modelli è che la stella massiccia che è esplosa come supernova si trovasse in un sistema binario, cioè avesse una stella compagna, entrambe ruotanti attorno al comune centro di massa e con periodo di circa 12 giorni.
A seguito dell’esplosione, la stella più massiccia è diventata una stella di neutroni che continua ad orbitare attorno alla stella compagna, sopravvissuta all’esplosione. Tuttavia, l’atmosfera della compagna si è arricchita e gonfiata con il gas e le polveri espulse dall'ex stella massiccia. Pertanto, la stella di neutroni nel suo moto orbitale attorno alla compagna ogni 12 giorni cattura parte di questo gas formando un proprio disco caldo che ne aumenta periodicamente la luminosità.
Come mostrato nella figura di sopra, la luminosità del sistema sta variando periodicamente con periodo di 12 giorni. Questa oscillazione di luminosità svela la presenza di una neostella di neutroni che varia la sua luminosità solo perché periodicamente cattura, a onor del vero si riappropria di parte di quello che era il suo gas e che ora è stato inglobato dalla stella compagna.
Future osservazioni con ELT (Exstremely Large Telescope) attualmente in costruzione saranno in grado di rivelare maggiori dettagli su questo sistema.