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20 Settembre 2020
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    Per la seconda volta in assoluto, gli astrofisici hanno osservato uno spettacolare lampo di luce ultravioletta accompagnare l’esplosione di una nana bianca. Si tratta di un tipo estremamente raro di supernova di tipo Ia e l’evento può offrire nuovi spunti su diversi misteri astrofisici di vecchia data, dalla formazione planetaria all’energia oscura. Tutti i dettagli su ApJ

    Immagine composita della Zwicky Transient Facility di Sn2019yvq (punto blu al centro dell’immagine) nella galassia ospite Ngc 4441 (grande galassia gialla al centro dell’immagine), che dista circa 140 milioni di anni luce dalla Terra. Sn2019yvq ha esibito un raro lampo ultravioletto nei giorni successivi all’esplosione della stella. Crediti: Ztf / A. A. Miller (Northwestern University) e D. Goldstein (Caltech)

    Per la seconda volta in assoluto, gli astrofisici hanno osservato uno spettacolare lampo di luce ultravioletta (Uv) che ha accompagnato l’esplosione di una nana bianca. Si tratta di un tipo estremamente raro di supernova e l’evento può offrire nuovi spunti su diversi misteri astrofisici di vecchia data: cosa fa esplodere le nane bianche, cosa potrebbe essere l’energia oscura che accelera il cosmo e come fa l’universo a creare metalli pesanti, come il ferro.

    «Il lampo Uv ci sta dicendo qualcosa di molto specifico su come è esplosa questa nana bianca», riferisce l’astrofisico Adam Miller della Northwestern University, che ha guidato la ricerca. «Col passare del tempo, il materiale espulso si allontana sempre di più dalla sorgente. Dato che il materiale si va assottigliando, possiamo vedere sempre più in profondità. Dopo un anno, sarà così sottile che riusciremo a vedere il centro dell’esplosione».

    A quel punto, riporta Miller, il suo team riuscirà a saperne di più su come è esplosa questa nana bianca e, più in generale, su come esplodono tutte le nane bianche, che non sono altro che i densi resti di stelle giunte alla fine del loro ciclo evolutivo. I risultati dello studio sono stati appena pubblicati su The Astrophysical Journal.

    Usando lo Zwicky Transient Facility in California, i ricercatori hanno scoperto la peculiare supernova nel dicembre 2019, appena un giorno dopo la sua esplosione. L’evento – chiamato Sn2019yvq – si è verificato in una galassia relativamente vicina alla nostra, a 140 milioni di anni luce dalla Terra, molto vicino alla coda della costellazione del Dragone.

    Nel giro di poche ore, gli astrofisici hanno utilizzato l’Osservatorio Neil Gehrels (Swift) della Nasa per studiare il fenomeno – sia alle lunghezze d’onda dei raggi ultravioletti, sia nei raggi X – e hanno immediatamente classificato Sn2019yvq come una supernova di tipo Ia, un evento abbastanza frequente che si verifica quando esplode una nana bianca. «Sono alcune delle esplosioni più comuni nell’universo», ha affermato Miller. «Ma la cosa speciale, in questo caso, è il lampo Uv. Gli astronomi lo hanno cercato per anni, senza mai trovarlo. Per quanto ne sappiamo, questa è solo la seconda volta che un lampo Uv è stato visto accompagnare una supernova di tipo Ia».

    Il raro lampo, che è durato un paio di giorni, indica che qualcosa dentro o in prossimità della nana bianca  era incredibilmente caldo. Poiché le nane bianche, invecchiando, diventano sempre più fredde, questo “calore” ha perplesso non poco gli astronomi. «Il modo più semplice per creare luce Uv è avere qualcosa di molto, molto caldo», spiega Miller. «Abbiamo bisogno di qualcosa di molto più caldo del nostro Sole, un fattore tre o quattro volte più caldo. La maggior parte delle supernove non è così calda, quindi non è in grado di generare radiazione Uv molto intensa. Con questa supernova è successo qualcosa di insolito, in grado di creare un fenomeno molto hot».

    Miller e il suo team credono che questo sia un indizio importante per capire perché le nane bianche esplodono, che rappresenta un mistero di lunga data nel settore. Attualmente, ci sono più ipotesi concorrenti. Miller è particolarmente interessato a esplorare quattro diversi scenari:

    • una nana bianca consuma materiale dalla sua stella compagna e diventa così massiccia e instabile da esplodere. Il materiale espulso e la stella compagna si scontrano, provocando un lampo di emissione Uv;
    • il materiale estremamente caldo nel nucleo della nana bianca si mescola con i suoi strati esterni, facendo sì che il guscio esterno raggiunga temperature più elevate del solito;
    • uno strato esterno di elio accende il carbonio all’interno della nana bianca, provocando una doppia esplosione estremamente calda e un lampo Uv;
    • due nane bianche si fondono, innescando un’esplosione con espulsioni che collidono, emettendo radiazioni Uv.

    «Entro un anno», riferisce Miller, «saremo in grado di capire quale di questi quattro scenari sia quello più probabile». Una volta che i ricercatori sapranno cosa ha causato l’esplosione, applicheranno i risultati per saperne di più sul processo di formazione planetaria e sull’energia oscura.

    Poiché la maggior parte del ferro nell’universo è creato dalle supernove di tipo Ia, una migliore comprensione di questo fenomeno potrebbe permetterci di capire alcuni aspetti del nostro pianeta. Il ferro proveniente da stelle esplose, ad esempio, costituisce il nucleo di tutti i pianeti rocciosi, compresa la Terra. «Se si vuole capire come si è formata la Terra, occorre capire da dove proviene il ferro e quanto ferro è stato necessario», spiega Miller. «Comprendere i modi in cui esplode una nana bianca ci permette di capire meglio come viene creato il ferro e come viene distribuito in tutto l’universo».

    Evoluzione della luce ultravioletta e visibile emessa da Sn2019yvq. La maggior parte delle supernove Ia emette molta più luce nella regione visibile dello spettro elettromagnetico rispetto all’ultravioletto. Come mostrato nell’immagine, Sn2019yvq ha esibito uno spettacolare lampo ultravioletto subito dopo l’esplosione. Crediti: A. A. Miller / Northwestern University

    Inoltre, le nane bianche svolgono un ruolo enorme nell’attuale comprensione dell’energia oscura. I fisici prevedono che le nane bianche abbiano tutte la stessa luminosità quando esplodono e le supernove di tipo Ia sono considerate candele standard, che consentono agli astronomi di calcolare esattamente quanto distano le esplosioni dalla Terra. L’uso delle supernove per misurare le distanze ha portato alla scoperta dell’energia oscura, una scoperta che è valsa il Premio Nobel per la fisica nel 2011.

    «Non abbiamo un modo diretto per misurare la distanza delle galassie», ha spiegato Miller. «La maggior parte delle galassie si sta effettivamente allontanando da noi. Se si verifica una supernova di tipo Ia in una galassia lontana, possiamo usarla per misurare una combinazione di distanza e velocità che ci consente di determinare l’accelerazione dell’universo. L’energia oscura rimane un mistero ma queste supernove sono il modo migliore per sondarla e capire di cosa si tratta».

    Comprendendo meglio le nane bianche, Miller ritiene che potremmo potenzialmente capire meglio l’energia oscura e la velocità con cui fa accelerare l’universo. «Al momento, quando misuriamo le distanze, trattiamo tutte queste esplosioni allo stesso modo, eppure abbiamo buone ragioni per credere che ci siano più meccanismi di esplosione. Se riuscissimo a determinare l’esatto meccanismo di esplosione, potremmo distinguere meglio le supernove ed effettuare misurazioni di distanza più precise», conclude Miller.

    Per saperne di più:

    • Leggi su The Astrophysical Journal l’articolo “The spectacular ultraviolet flash from the peculiar type Ia supernova 2019yvq” di A. A. Miller, M. R. Magee, A. Polin, K. Maguire, E. Zimmerman, Y. Yao, J. Sollerman, S. Schulze, D. A. Perley, M. Kromer, M. Bulla, I. Andreoni, E. C. Bellm, K. De, R. Dekany, A. Delacroix, S. Dhawan, C. Fremling, A. Gal-Yam, D. A. Goldstein, V. Z. Golkhou, A. Goobar, M. J. Graham, I. Irani, M. M. Kasliwal, S. Kaye, Y.-L. Kim, R. R. Laher, A. A. Mahabal, F. J. Masci, P. E. Nugent, E. Ofek, E. S. Phinney, S. J. Prentice, R. Riddle, M. Rigault, B. Rusholme, T. Schweyer, D. L. Shupe, M. T. Soumagnac, G. Terreran, R. Walters, L. Yan, J. Zolkower e S. R. Kulkarni

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