Segnali di un imminente esplosione di una supernova. Le supergiganti rosse, poco prima di esplodere in una supernove, arrivano ad oscurarsi fino a cento volte. Il loro oscuramento è un campanello d’allarme, un evento che potrebbe segnalare per tempo che un cataclisma sta per accadere, un informazione che potrebbe permettere di prevedere con largo anticipo il momento in cui una supergigante rossa è sul punto di esplodere.
L’oscuramento consentirebbe ai ricercatori di avere il tempo di puntare i telescopi verso la stella, riuscendo così ad assistere in diretta alla sua esplosione.
Il team di ricerca dell’Università John Moores di Liverpool e dell’Università di Montpellier, in uno studio pubblicato su Monthly Notices della Royal Astronomical Society, descrive in quale modo le stelle supergiganti rosse, formazioni che sono le progenitrici delle supernove di tipo II, siano caratterizzate, pochi giorni prima dell’esplosione, da un netto calo di luminosità.
Questo permette di comprendere il momento in cui la stella sta per affrontare la sua ultima fase di vita, prima di diventare una supernova. Le moderne tecniche di fotometria a largo campo sono in grado di rilevare questo tipo di oscuramento, monitorando l’evoluzione della luminosità di molte stelle in tempi brevissimi.
Cosa accade alla stella
Una stella, che si trova nella fase di supergigante rossa, arriva a terminare la quantità silicio, ossia l’ultimo carburante che gli permette di rimanere in equilibrio termico tramite reazioni di fusione. Le supergiganti rosse, che possiedono una massa superiore nove volte quella del Sole, superano il cosiddetto limite di Chandrasekhar. Questa condizione crea il collasso del nucleo, facendo divenire la stella una supernova. L’onda d’urto generata dal collasso è in grado di scagliare nello spazio tutta la parte esterna dello strato stellare, lasciando dietro di se una stella di neutroni.
Benjamin Davies, primo autore dello studio, con il suo team, ha creato dei modelli idrodinamici, riproducendo così l’evoluzione degli ultimi stadi di vita della stella, prima che questa arrivi ad esplodere.
Benjamin Davies, ha spiegato che: “L’attenuazione della luminosità della supergigante rossa viene prodotta da un improvviso accumulo di materiale circumstellare intorno all’atmosfera della stella, che diventa così quasi totalmente opaca. Il materiale denso che circonda la stella la oscura completamente, una condizione che fa diminuire la luminosità nella parte visibile dello spettro anche fino a cento volte. In altre parole, qualche giorno prima che la stella esploda, è possibile che un osservatore non riesca più ad osservare la stella”.
Il problema principale però è comprendere quando, a livello di osservazione, una supergigante rossa stia per entrare nella fase di supernova. Le supernove vengono localizzate quando è ormai avvenuta l’esplosione. Infatti, sono poco più di una dozzina le supernove di cui è stato possibile immortalare la luminosità prima dell’esplosione.
Benjamin Davies, ha specificato che: “Fino adesso, siamo riusciti ad effettuare delle osservazioni dettagliate dello spettro di una supernova solo diverse ore dopo l’esplosione del nucleo. Ma con la scoperta di questa fase di oscuramento della luminosità giorni prima del passaggio della stella dalla fase di supergigante rossa a supernova, possiamo prepararci in tempo per puntare i telescopi verso la stella che sta per esplodere e assistere in diretta all’esplosione successiva al collasso del nucleo”.
La ricerca
I modelli idrodinamici, creati dal team di ricerca, hanno permesso di ricostruire la dinamica della luminosità stellare pochi giorni prima dell’esplosione. I modelli hanno permesso di comprendere che il materiale circumstellare, che circonda la supergigante rossa, diventa improvvisamente molto più denso, una condizione che provoca una resistenza maggiore ai fotoni nel fuoriuscire dall’atmosfera della stella. Questo spiega l’improvviso calo del flusso di luminosità.
Il team di ricerca ha prodotto due modelli idrodinamici che spiegano l’addensamento del materiale circumstellare. Questi sono stati denominati rispettivamente outburst e superwind. Il primo descrive il collasso del nucleo con un improvviso rilascio di energia, che arriva a raggiungere la parte esterna dell’atmosfera con una scala temporale di pochi giorni.
Nel secondo modello, invece, l’abbassamento della luminosità avviene a causa di un continuo flusso di potente vento stellare, che addensa il materiale intorno alla stella, un evento che avviene in modo lento e costante, su una scala di diverse decine di anni in base alla massa della stella.
Conclusioni
Le osservazioni finora effettuate non hanno mostrato l’attenuamento nelle supergiganti rosse con così largo anticipo. Questa fase deve avvenire in una scala di tempi molto ristretti, all’interno di uno scenario outburst, un evento in cui la stella compatta il materiale esterno alla sua atmosfera in un arco temporale molto limitato, circa un mese o anche addirittura pochi giorni.
La stella, prima di arrivare ad esplodere, si oscura o potrebbe addirittura scomparire del tutto dai nostri telescopi se abbastanza lontana. Questo scenario permetterebbe di avere del tempo sufficiente per poter puntare i telescopi verso l’imminente esplosione della supernova.
FONTI:
https://academic.oup.com/mnras/article/517/1/1483/6759199?login=false
https://www.space.com/supernova-alert-system-dying-stars-cocoon
