Non è mai semplice fare previsioni, soprattutto se riguardano un cosmo misterioso che solo un po’ alla volta stiamo imparando a comprendere. Tuttavia alcune possono essere fatte, come il fenomeno delle eclissi oppure il ritorno di alcune comete. Ora un team di ricercatori guidato da Steve Rodney dell’University of South Carolina è riuscito a prevedere un evento che si verificherà nel profondo spazio intergalattico. Si tratta dell’esplosione di una stella, soprannominata Supernova Requiem, che apparirà per la quarta volta intorno all’anno 2037.
La ritrasmissione della supernova è generata dal fenomeno di lente gravitazionale. Essa non sarà visibile a occhio nudo, ma alcuni futuri telescopi dovrebbero essere in grado d’individuarla.
Perché la supernova ritorna: il fenomeno della lente gravitazionale
Il “ritorno” di questa supernova sarà consentito dal gigantesco ammasso di galassie MACS J0138.0-2155 che risiede di fronte alla stella esplosa, lontana 10 miliardi di anni dalla Terra. La gravità dell’ammasso, che si trova a 4 miliardi di anni luce da qui, deforma lo spaziotempo e devia la luce proveniente dalla supernova, creandone più copie. Questo è il fenomeno detto di lente gravitazionale.
La scoperta è il terzo esempio di una supernova a immagini multiple per cui è possibile misurare il ritardo nei tempi di arrivo. Nel seguente video una rappresentazione del percorso della luce nei due anni 2016 e 2037.
La quarta apparizione dello stesso evento cosmico
La Supernova Requiem nel 2037 sarà la quarta apparizione della stessa supernova. Le precedenti tre immagini di questa esplosione stellare sono presenti nei dati d’archivio del telescopio spaziale Hubble della NASA e sono state scoperte nel 2019 da Gabe Brammer del Niels Bohr Institute di Copenhagen. Appaiono come minuscoli punti luminosi catturati in una singola istantanea di Hubble, ma in realtà rappresentano la stessa luce prodotta durante la supernova. Variano in luminosità e colore perché appartengono a tre diverse fasi successive dell’esplosione, che si dissolve nel mezzo interstellare mentre si raffredda con il trascorrere del tempo.
La previsione del team di ricerca sulla ritrasmissione della Supernova Requiem si basa su modelli computerizzati dell’ammasso MACS J0138.0-2155. Questi modelli descrivono i diversi percorsi che la luce della supernova, deviata dalla gravità dell’ammasso, sta prendendo attraverso la materia oscura del raggruppamento di galassie. Ogni percorso corrisponde a un’immagine che sulla Terra arriverà in tempi differenti, quindi con un certo ritardo, a causa della diversa lunghezza del percorso seguito dalla luce della supernova.
Cosa vedremo nel 2037?
Gli scienziati hanno confrontato le simulazioni dei diversi percorsi della luce proveniente dall’evento esplosivo avvenuto 10 miliardi di anni fa. Ipotizzano che la quarta apparizione della supernova, in arrivo nel 2037, avrà un ritardo rispetto alle precedenti perché la sua luce viaggia nella direzione del centro dell’ammasso, dove la quantità di materia oscura è più densa. Quindi il tempo di percorrenza apparirà maggiore perché la radiazione sarà piegata dall’enorme massa di MACS J0138.0-2155.
“Questo è l’ultimo ad arrivare perché è come il treno che deve scendere in fondo a una valle e risalire di nuovo” spiega Rodney con un esempio. “E’ il tipo di viaggio più lento per la luce.”
Un metodo utile anche per misurare la costante di Hubble
Osservare la quarta replica dell’esplosione permetterà agli astronomi di misurare i ritardi temporali tra le quattro immagini della supernova, ottenendo indizi sull’ambiente circostante e sull’ammasso MACS J0138.0-2155. Questo potrebbe portare un grande contributo alle mappe della materia oscura negli ammassi di galassie. Inoltre, sarà utile anche per misurare la costante di Hubble, che determina il tasso di espansione dell’Universo.
Rodney spiega:
Questi lunghi ritardi sono particolarmente preziosi, perché puoi ottenere una misurazione buona e precisa di quel ritardo se aspetti anni, in questo caso più di un decennio, prima che l’immagine finale ritorni. Si tratta di un percorso completamente indipendente per calcolare il tasso di espansione dell’Universo. In futuro si utilizzerà un campione più ampio di questi per migliorare la precisione.
Il coautore dello studio Johan Richard, dell’Università di Lione in Francia, ha prodotto una mappa della quantità di materia oscura nell’ammasso MACS J0138.0-2155, dedotta dall’effetto di lente gravitazionale.
In futuro rivelare una supernova moltiplicata non sarà così raro
L’individuazione d’immagini di supernova sfruttando le lenti gravitazionali diventerà sempre più comune nei prossimi 20 anni. Futuri telescopi come il James Webb Space Telescope della NASA potrebbero rilevare la luce della Supernova Requiem in altre epoche dell’esplosione. Si prevede infatti che riapparirà nel 2042, ma sarà così debole che il team di ricerca pensa non sarà visibile.
Inoltre, con il futuro telescopio spaziale Nancy Grace della NASA e l’Osservatorio Vera C. Rubin sarà possibile osservare ampie aree del cielo, per individuare dozzine di altre supernovae moltiplicate dalle lenti gravitazionali.
Qui lo studio completo, pubblicato su Nature Astronomy.
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