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21 Marzo 2019
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    Il telescopio spaziale Hubble ha fotografato la prima immagine di una compagna sopravvissuta di una supernova, diventando anche la prova più convincente che le supernovae siano originate da sistemi stellari doppi. La compagna della stella progenitrice della supernova 2001ig non era infatti innocente spettatrice dell’esplosione, ma bensì stava sottraendo tutto l’idrogeno dal guscio più esterno della stella condannata.

    Diciassette anni fa, gli astronomi hanno visto una supernova esplodere a 40 milioni di anni luce da noi, nella galassia NGC 7424 situata nella costellazione meridionale della Gru. Ora, nello sbiadito bagliore di quell’esplosione, il telescopio spaziale Hubble ha catturato la prima immagine della compagna sopravvissuta di una supernova.

    «Sappiamo che la maggior parte delle stelle massicce fanno parte di coppie binarie», ha dichiarato Stuart Ryder dell’Australian Astronomical Observatory (AAO) di Sydney, autore principale dello studio. «Molte di queste coppie binarie possono interagire e trasferire gas da una stella all’altra, se loro orbite si avvicinano a sufficenza».

    La compagna della stella progenitrice della supernova non era quindi un’innocente spettatrice dell’esplosione. Ha sottratto nel tempo quasi tutto l’idrogeno dall’involucro stellare della stella condannata, da quella regione in cui l’energia viene trasportata dal nucleo della stella alla sua atmosfera. Milioni di anni prima che la stella primaria diventasse supernova, quindi, questa ladra stellare ha portato all’instabilità la stella primaria, strappandole poi via il bozzolo di idrogeno poco prima della catastrofe.

    Nell'immagine la possibile evoluzione di una supernova di tipo IIb, nella quale l'involucro esterno viene strappato, ma non del tutto, poco prima dell'esplosione. Vediamo quindi le due stelle, progenitrice e compagna, orbitare una attorno all'altra avvicinarsi sempre più, e la progenitrice evolvere in gigante rossa, fin quando l'interazione gravitazionale permette alla compagna di strappare l'involucro più esterno fino a rendere la gigante instabile, che arriva ad esplodere in supernova. Nell'ultimo riquadro, il bagliore dell'esplosione ormai attenuato permette di rilevare la debole compagna. Credits NASA, ESA, and A. Feild (STScI)

    La supernova, denominata SN 2001ig è classificata come una supernova di tipo IIb, un tipo però relativamente raro e insolito di supernovae, perché solo la maggior parte, ma non la totalità, dell’idrogeno scompare poco prima prima dell’esplosione.

    In che modo questo tipo di supernovae perdano l’involucro esterno non è ancora del tutto chiaro. Inizialmente si pensava che provenissero da stelle solitarie, con un vento stellare abbastanza intenso e veloce da staccare l’involucro esterno di idrogeno. Il problema era che quando gli astronomi iniziarono a cercare le stelle primarie da cui si generavano le supernovae, per la maggiorparte delle IIb non riuscirono a trovarle.

    «Era un fatto particolarmente bizzarro, perché gli astronomi si aspettavano fossero stelle particolarmente massicce e brillanti», ha spiegato Ori Fox dello Space Telescope Science Institute di Baltimora. «In più, il numero di supernovae di tipo IIb è molto più grande di quanto previsto». Questo ha portato gli scienziati a teorizzare che molte delle stelle primarie fossero quindi parte di sistemi binari, e quindi con massa inferiore, e si misero al lavoro per dimostrarlo.

    Ma cercare la compagna binaria dopo l’esplosione in supernova non è un compito facile. In primo luogo, deve essere a una distanza relativamente vicina alla Terra, a portata degli occhi di Hubble, e all’interno di questa distanza non sono molte le supernovae che esplodono. Ancora più importante poi, gli astronomi devono conoscere la posizione esatta ricavata da misurazioni molto precise.

    Nei vari riquadri, sempre più ingrandita, la zona di cielo ripresa dai vari telescopi, a partire dal grande campo del VLT, fino al dettaglio dell'immagine Hubble che ha immortalato la piccola ladra di idrogeno. Credits NASA, ESA, S. Ryder (Australian Astronomical Observatory), and O. Fox (STSci)

    Fortunatamente SN 2001ig e la sua compagna, pur essendo quasi al limite della portata del telescopio spaziale, sono ancora abbastanza vicine. L’esplosione è stata avvistata per la prima volta nel 2001, da un astronomo australiano non professionista. Nel 2002, la posizione precisa della supernova è stata individuata grazie al Very Large Telescope (VLT) dell’ESO, a Cerro Paranal, in Cile. Nel 2004, è stata poi osservata dal Gemini South Observatory a Cerro Pachón, in Cile, e per la prima volta si è accennato della possibile presenza di una compagna sopravvissuta.

    Su questa base, conoscendo le coordinate esatte, Ryder e il suo team sono stati quindi in grado di  puntare Hubble nella posizione precisa 12 anni dopo l’esplosione, quando la luminosità della supernova andava ormai attenuandosi. In questo modo, grazie anche alla straordinaria risoluzione e alla possibilità di osservare nell’ultravioletto di Hubble, sono stati in grado di trovare e fotografare la sopravvissuta, grazie forse al minor effetto dell’urto dell’esplosione, attenuato da quella parte di guscio rimasto.

    Già nel 2014, in realtà, Fox e il suo team avevano usato Hubble per rilevare la compagna di un’altra supernova di tipo IIb, la SN 1993J. Tuttavia, in quel caso, ne era stato ripreso solo uno spettro, non un’immagine diretta.

    «Siamo stati finalmente in grado di catturare il ladro stellare, confermando il nostro sospetto che dovesse essercene uno”, ha dichiarato Filippenko.

    L’obiettivo finale del team è ora di determinare con precisione quante supernovae di tipo IIb hanno effettivamente una compagna, ipotizzando al momento che possano essere circa la metà. Il prossimo obiettivo è dunque quello di osservare le supernovae che hanno perso completamente il loro guscio di idrogeno – al contrario di SN 2001ig e SN 1993J. In questo modo, le esplosioni di supernovae completamente “spogliate” dal loro involucro, non possono interagire con l’ambiente stellare circostante. Senza interazioni, si spengono quindi molto più velocemente, permettendo agli astronomi di provare a cercare la compagna anche solo dopo due o tre anni. Inoltre in futuro si avrà a disposizione anche il James Webb Space Telescope, che allargherà il campo di ricerca, permettendo di raggiungere stelle più lontane e compagne più deboli.


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