Il telescopio spaziale Hubble della NASA ha individuato per la prima volta una stella, sopravvissuta all’esplosione di supernova della compagna, che è rimasta completamente senza l’involucro esterno d’idrogeno. Non è raro trovare stelle ancora integre dopo i catastrofici eventi che distruggono le compagne binarie. Tuttavia in questo caso, che fine ha fatto l’idrogeno della stella incriminata?

Il team di ricercatori del programma di Hubble che ha associato alla supernova SN 2013ge, nella galassia NGC 3287, la compagna sopravvissuta all’esplosione, sospetta che la responsabile della privazione d’idrogeno sia proprio la stella sul punto di esplodere. Si tratterebbe, anzi, di una caratteristica comune a più sistemi binari.

La scoperta fornisce informazioni cruciali sulla natura binaria delle stelle massicce. “Con il compagno sopravvissuto di SN 2013ge, potremmo potenzialmente vedere il prequel di un evento di onde gravitazionali. Evento che avverrebbe, in futuro, tra un miliardo di anni” afferma l’astronomo Ori Fox. Dello Space Telescope Science Institute di Baltimora, Fox è l’autore principale del nuovo studio.

Due picchi di luce UV: la supernova e la sopravvissuta

Utilizzando la Wide Field Camera 3 (WFC-3) di Hubble, il team di ricercatori guidato da Fox ha studiato la regione della supernova SN 2013ge nella luce ultravioletta. I dati sono stati poi confrontati e uniti con l’archivio MAST di Hubble.

Dall’analisi gli astronomi hanno individuato la luce della supernova tra il 2016 e il 2020, ma anche una vicina fonte di luce ultravioletta che ha mantenuto la sua luminosità. Questo secondo picco di luce ultravioletta sarebbe il compagno binario sopravvissuto di SN 2013ge.

In realtà, il doppio picco UV poteva essere stato causato dall’onda d’urto della supernova che colpiva la stella compagna, una possibilità che sembrava molto più probabile. Tuttavia le ultime osservazioni di Hubble confermano che la stella compagna non è stata distrutta. Ad essersene andato è il suo strato esterno di idrogeno. I risultati quindi forniscono la migliore prova finora per supportare la teoria secondo cui una stella compagna invisibile sottrae l’involucro di gas dalla sua stella partner prima che esploda.

La maggior parte delle stelle massicce evolve in sistemi binari

In precedenza, gli scienziati avevano teorizzato che i forti venti di una massiccia stella progenitrice potessero spazzare via il suo involucro di gas idrogeno. Le prove osservative però, non lo supportavano. Per spiegare la disconnessione, gli astronomi hanno sviluppato teorie e modelli in cui un compagno binario assorbe l’idrogeno dell’altro. Maria Drout, membro del team di ricerca di Hubble e ricercatrice dell’Università di Toronto, spiega:

Negli ultimi anni molte diverse linee di prova ci hanno detto che le supernove spogliate si sono probabilmente formate in binarie, ma dovevamo ancora vedere effettivamente la compagna. Gran parte dello studio delle esplosioni cosmiche è come la scienza forense: cercare indizi e vedere quali teorie corrispondono. Grazie a Hubble, siamo in grado di vederlo direttamente.

Sebbene sia necessario trovare ulteriori conferme e scoperte di supporto simili, Fox ha affermato che le implicazioni della scoperta sono ancora sostanziali, fornendo supporto alle teorie secondo cui la maggior parte delle stelle massicce si formano ed evolvono come sistemi binari.

Pre-esplosione, supernova e onde gravitazionali

Ora che Hubble ha mostrato la compagna sopravvissuta e spoglia di una supernova, gli astronomi possono usarla per ricostruirne la storia. Questo permetterà di determinare le caratteristiche della stella che è esplosa e di collegarle all’evoluzione successiva della sopravvissuta nel sistema binario. Dai primi risultati dello studio di Fox e colleghi, sembrerebbe che:

• Se la distanza iniziale tra le due stelle nel sistema binario è troppo grande, prima dell’esplosione di supernova di una delle due la compagna verrà espulsa dal sistema. Successivamente si ritroverà a vagare attraverso la galassia, un destino che potrebbe spiegare molte supernove apparentemente solitarie.
• Se le stelle sono inizialmente abbastanza vicine l’una all’altra prima dell’esplosione di supernova, continueranno a orbitare l’una intorno all’altra come buchi neri o stelle di neutroni. In tal caso, alla fine si avvicinerebbero spiraleggiando e andrebbero incontro a una fusione, creando onde gravitazionali nel processo.

Riuscire a elencaretutte le caratteristiche dei diversi stadi evolutivi alla fine della vita dei sistemi binari è prospettiva entusiasmante per gli astronomi. Anche perché le onde gravitazionali sono una branca dell’astrofisica che ha appena iniziato a essere esplorata.

Comprendere il ciclo di vita delle stelle massicce

Fox e i suoi collaboratori hanno in programma di lavorare con Hubble per creare un campione più ampio di stelle compagne sopravvissute ad altre supernove.

“C’è un grande potenziale oltre la semplice comprensione della supernova stessa” spiega Fox. “Poiché ora sappiamo che la maggior parte delle stelle massicce dell’universo si formano in coppie binarie, le osservazioni delle stelle compagne sopravvissute sono necessarie per aiutare a comprendere i dettagli dietro la formazione, lo scambio di materiale e il co-sviluppo evolutivo.”

Capire il ciclo di vita delle stelle massicce è particolarmente importante per noi, perché tutti gli elementi pesanti sono forgiati nei loro nuclei e attraverso le loro supernove. E questi elementi costituiscono gran parte dell’universo osservabile, inclusa la vita come la conosciamo.

Lo studio di Fox e colleghi, pubblicato su The Astrophysical Journal Letters, è disponibile qui.

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