Rappresentazione artistica del trasferimento di massa da una gigante rossa a una nana bianca, circondata da un disco di accrescimento. Crediti: NASA/ Justyn R. Maund (University of Cambridge).
È una gigante rossa la stella compagna che avrebbe rimpinzato di materia la stella principale – una nana bianca – a tal punto da farla esplodere, dando origine a un resto di supernova. La scoperta è stata effettuata da un team di ricercatori dell’Università di Washington che, utilizzando i dati ottenuti da telescopi da terra e dallo spazio, ha trovato tracce di idrogeno: proprio la “firma” di tale stella.
Molte stelle esplodono come supernove luminose quando, col passare degli anni – milioni di anni – esauriscono il carburante necessario per la fusione nucleare presente nel loro nucleo; fa parte del loro naturale ciclo di vita. Alcune stelle, tuttavia, possono diventare supernove semplicemente perché, facendo parte di un sistema binario, hanno una stella compagna che continuamente le rimpingua di materiale fino a farla esplodere. Ora, mentre la stella che esplode – la stella partner o più propriamente stella principale – lascia tracce di sé, il che ne permette l’identificazione analizzando i suoi resti, così non si può dire della compagna, e questo impegna gli astronomi in un lavoro investigativo volto anche alla sua identificazione.
Identificazione che adesso è avvenuta. Un gruppo di astronomi ha annunciato infatti di aver ottenuto il segno distintivo della stella compagna che ha fatto esplodere la stella principale – una nana bianca al carbonio e ossigeno – in un resto di supernova chiamato SN 2015 cp: una supernova di tipo Ia a 545 milioni di anni luce di distanza. Una tipologia di supernove molto utilizzate per studi cosmologici, in quanto la loro luminosità costante li rende dei “fari cosmici”.
Immagine di una supernova di tipo Ia (in basso a sinistra), rilevata nel 1994 ai margini della galassia NGC 4526 (al centro). Crediti: Nasa/Esa/Hubble/Il team di ricerca Supernova High-Z
Per questo tipo di supernove, diverse evidenze indicano che nella maggior parte dei casi la compagna è probabilmente una nana bianca al carbonio e ossigeno, come la stella principale. Tuttavia, modelli teorici hanno mostrato che anche stelle compagne come le giganti rosse – che lasciano dietro di sé un’impronta di idrogeno – potrebbero essere responsabili della formazione di questo tipo di supernove.
E una grande quantità di idrogeno, che la stella compagna avrebbe riversato sulla stella principale prima che esplodesse, è proprio quello che hanno trovato i ricercatori nei detriti di questo resto di supernova, grazie alle rilevazioni dei telescopi Hubble insieme alle osservazioni aggiuntive effettuate dal telescopio Swift, dal Keck Observtory alle Hawaii, dal Jansky Vla in Nuovo Messico e dal Vlt dell’Eso in Cile.
«La presenza di detriti significa che la compagna era una stella gigante rossa o una stella simile che, prima di far diventare supernova la sua partner, aveva versato grandi quantità di materia» spiega Melissa Graham dell’Università di Washington, astronoma e prima autorice del lavoro accettato per la pubblicazione sulla rivista The Astrophysical Journal.
Per individuare l’idrogeno, i ricercatori hanno analizzato le emissioni ultraviolette di questo elemento in 70 supernove di tipo Ia, da uno a tre anni dopo l’esplosione della supernova. «Guardando anni dopo l’evento iniziale, stavamo cercando segni di materia espulsa che contenesse idrogeno, il che indicherebbe che il compagno era qualcosa di diverso da un’altra nana bianca al carbonio e ossigeno», continua Graham.
Nel 2017, 686 giorni dopo l’esplosione iniziale, il telescopio spaziale Hubble ha registrato un’emissione ultravioletta (cerchio blu) da SN 2015cp, causata dalla materia della supernova che ha colpito materia ricca di idrogeno precedentemente versata da una stella compagna. I cerchi gialli indicano l’urto dei raggi cosmici che non sono collegati alla supernova. Crediti: NASA / Hubble Space Telescope / Graham e colleghi, 2019.
Nel caso di SN 2015cp gli scienziati hanno trovato proprio quello che stavano cercando: l’emissione dell’idrogeno (nella banda UV) nell’onda di shock prodotta dopo l’esplosione della stella principale. Inoltre, confrontando la supernova SN2015 cp con altri tipi di supernovae Ia, i ricercatori hanno stimano che non più del 6% di queste stelle può avere una compagna simile. «Osservazioni ripetute e dettagliate di altri eventi di tipo Ia contribuirebbero a consolidare queste stime», conclude Graham.
Per saperne di più:
- Leggi il preprint dell’articolo in via di pubblicazione sulla rivista The Astrophysical Journal “Delayed Circumstellar Interaction for Type Ia SN 2015cp Revealed by an HST Ultraviolet Imaging Survey“, di M. L. Graham, C. E. Harris, P. E. Nugent, K. Maguire, M. Sullivan, M. Smith, S. Valenti, A. Goobar, O. D. Fox, K. J. Shen, P. L. Kelly, C. McCully, T. G. Brink, A. V. Filippenko