Per la prima volta nella storia gli scienziati hanno assistito in tempo reale alla drammatica fine della vita di una supergigante rossa. Utilizzando due telescopi alle Hawaii, il Pan-STARRS nell’isola di Maui e il WM Keck Observatory a Maunakea, un team di ricercatori ha condotto l’indagine Young Supernova Experiment (YSE) e ha osservato la supergigante rossa durante i suoi ultimi 130 giorni di vita prima della sua morte. Il team ha monitorato la rapida autodistruzione della massiccia stella e la sua agonia finale prima del collasso in una supernova di tipo II.
“Questa è una svolta nella nostra comprensione di cosa fanno le stelle massicce pochi istanti prima di morire” afferma Wynn Jacobson-Galán, autore principale dello studio e ricercatore presso l’UC Berkeley. “Il rilevamento diretto dell’attività pre-supernova in una stella supergigante rossa non è mai stato osservato prima in una normale supernova di tipo II. Per la prima volta abbiamo visto esplodere una stella supergigante rossa!”
La supergigante rossa oggetto di studio è stata individuata per la prima volta dal telescopio Pan-STARRS nell’estate del 2020. Nonostante essa fosse situata nella galassia NGC 5731 a circa 120 milioni di anni luce dalla Terra e fosse solo 10 volte più massiccia del Sole, l’osservazione è stata possibile per l’enorme quantità di luce irradiata dalla stella. Nel seguente video è stata realizzata una simulazione dell’esplosione della stella con i dati ottenuti.
L’esplosione in supernova e il monitoraggio seguente
Pochi mesi dopo, nell’autunno 2020, una supernova ha illuminato il cielo. Il team del progetto YSE ha catturato il potente lampo di luce e ottenuto il primo spettro dell’evento nominato SN 2020tlf. Per farlo è stato utilizzato il Low Resolution Imaging Spectrometer (LRIS) del W.M. Keck Observatory. Con i dati raccolti gli scienziati hanno ottenuto prove della presenza di un denso materiale circumstellare che circondava la stella al momento dell’esplosione. Probabilmente si trattava dello stesso gas che Pan-STARRS aveva rilevato all’inizio dell’estate attorno alla supergigante rossa.
L’autrice Raffaella Margutti, professore associato di astronomia alla UC Berkeley, ha affermato:
È come guardare una bomba a orologeria che ticchetta. Non abbiamo mai confermato un’attività così violenta in una stella supergigante rossa morente dove la vediamo produrre un’emissione così luminosa, poi collassare e bruciare, fino ad ora.
Il team ha continuato a monitorare SN 2020tlf anche dopo l’esplosione. Sulla base dei dati ottenuti dal DEep Imaging and Multi-Object Spectrograph (DEIMOS) e dal Near Infrared Echellette Spectrograph (NIRES) dell’Osservatorio Keck, hanno confermato che la progenitrice della supernova era proprio la stella supergigante rossa individuata in estate da Pan-STARRS.
La supergigante rossa cambia prima della sua morte
La supernova SN 2020tlf mette in discussione la teoria secondo cui le supergiganti rosse dovrebbero evolvere subito prima dell’esplosione. Si riteneva infatti che esse fossero relativamente quiescenti, senza alcun segno di violente eruzioni superficiali o di emissioni luminose tali da divenire oggetto di attenzione. Questa stella invece aveva tali caratteristiche. Ciò suggerisce che almeno alcune delle supergiganti rosse subiscano forti cambiamenti della struttura interna nel loro ultimo anno di vita. Questi cambiamenti si tradurrebbero poi nella tumultuosa espulsione di gas pochi istanti prima del collasso.
Strada spianata verso studi futuri sulle esplosioni stellari
La scoperta del team di ricercatori spiana la strada a nuove indagini simili alla YSE per studiare la radiazione luminosa delle supergiganti rosse. Questo permetterebbe di studiare più nel dettaglio stelle enormi e in fin di vita e comprendere quali processi le interessano e le conducono all’esplosione in supernova.
“Il rilevamento di più eventi come SN 2020tlf avrà un impatto drammatico sul modo in cui definiamo gli ultimi mesi dell’evoluzione stellare” spiega Jacobson-Galán, dichiarandosi entusiasta per ciò che potrà essere scoperto in futuro. Soprattutto, sarà interessante coinvolgere astrofisici teorici così come sperimentali in questa ricerca per risolvere il mistero su come le stelle massicce trascorrono gli ultimi momenti della loro vita.
Lo studio completo, pubblicato su The Astrophysical Journal, è disponibile qui.
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