Una nuova scoperta nell’ambito dell’astrofisica stellare sta sfidando le teorie tradizionali riguardanti l’evoluzione delle stelle. L’oggetto al centro di uno studio pubblicato sulla rivista The Astrophysical Journal Letters, è la Supernova SN 2023ixf, scoperta nel maggio 2023 dall’astrofilo Kōichi Itagaki della città di Yamagata, in Giappone.

SN 2023ixf è una supernova di Tipo II situata nella galassia della Ruota (Pinwheel Galaxy, o M101), a circa 20 milioni di anni luce dalla Terra. Data la sua peculiarità, offre una preziosa opportunità agli astronomi di studiare gli eventi che portano alla morte delle stelle massive.

SN 2023ixf: una supernova di Tipo II non ordinaria

Le supernovae di tipo II, o core-collapse, si verificano quando stelle supergiganti rosse, con una massa compresa tra 8 e 25 volte quella del nostro Sole, collassano sotto il proprio peso e poi esplodono. Tuttavia SN 2023ixf, pur rientrando in questa categoria, ha mostrato comportamenti del tutto inattesi.

Solitamente, poche ore dopo l’esplosione, le supernovae di tipo II producono un’intensa emissione di luce quando l’onda d’urto raggiunge la superficie esterna della stella morente. Tuttavia, SN 2023ixf ha presentato una curva di luce che non sembrava seguire il comportamento previsto dalla teoria.

Per comprenderne il motivo, un team di ricerca guidato dal postdoc Daichi Hiramatsu del Center for Astrophysics (CfA) Harvard&Smithsonian ha combinato e analizzato dati provenienti da diversi telescopi. Tra essi, quelli del telescopio Tillinghast da 1.5 metri, il telescopio da 1.2 metri e il MMT situati presso l’Osservatorio Fred Lawrence Whipple, in Arizona. Sono stati utilizzati anche dati provenienti dal Global Supernova Project, progetto dell’Osservatorio Las Cumbres, dall’Osservatorio Neil Gehrels Swift della NASA e da molte altre fonti.

Il ritardo nell’esplosione svela un mistero astronomico

La combinazione e analisi dei dati ha rivelato che, in netta contraddizione con le previsioni delle teorie dell’evoluzione stellare, l’esplosione, o shock breakout, di SN 2023ixf è stata ritardata di diversi giorni. Al riguardo, Hiramatsu ha affermato:

Questo ritardo rappresenta una prova diretta della presenza di materiale denso proveniente da una recente perdita di massa. Le nostre nuove osservazioni hanno rivelato una quantità significativa ed inaspettata di perdita di massa, pari alla massa del Sole, nell’anno finale prima dell’esplosione.

Una tale perdita di massa, però, è atipica per le supernovae di Tipo II. Queste nuove osservazioni, quindi, rivelano un potenziale stato di instabilità nelle fasi finali della vita di una stella, che porta a una perdita di massa estrema. Un fenomeno che potrebbe essere correlato alle ultime fasi di esaurimento nucleare di elementi ad alta massa, come il silicio, nel nucleo della stella.

Una miniera d’oro di informazioni

Parallelamente agli studi condotti da Hiramatsu, Edo Berger, professore di astronomia presso l’Università di Harvard, ha condotto altre osservazioni della supernova utilizzando l’Array Submillimetrico (SMA) del CfA, situato sulla cima del Maunakea, alle Hawaii. Questi dati, anch’essi pubblicati su The Astrophysical Journal Letters, hanno seguito direttamente la collisione tra i detriti della supernova e il materiale denso perso prima dell’esplosione.

Secondo Berger, l’unico modo per comprendere il comportamento delle stelle massive nelle fasi finali della loro vita fino al momento dell’esplosione è scoprire le supernovae quando sono molto giovani, preferibilmente vicine, e poi studiarle in diverse lunghezze d’onda. “Utilizzando sia telescopi ottici che millimetrici, abbiamo effettivamente trasformato SN 2023ixf in una macchina del tempo, per ricostruire ciò che stava facendo la stella progenitrice fino al momento della sua morte.”

La collaborazione tra astrofili e astronomi professionisti

La scoperta della supernova in sé e il suo immediato follow-up hanno un significato importante per gli astronomi di tutto il mondo, compresi coloro che fanno scienza nel loro cortile di casa.

Kōichi Itagaki ha scoperto la supernova il 19 maggio 2023, dal suo osservatorio privato a Okayama, in Giappone. I dati combinati da Itagaki e da altri astrofili hanno permesso di determinare l’ora dell’esplosione con un’accuratezza entro due ore, dando agli astronomi professionisti del CfA e di altri osservatori un vantaggio nelle loro indagini.

Gli astronomi del CfA hanno continuato a collaborare con Itagaki nelle osservazioni ottiche in corso. “La collaborazione tra astrofili e astronomi professionisti ha una lunga tradizione di successo nel campo delle supernovae” ha dichiarato Hiramatsu. “Nel caso di SN 2023ixf, ho ricevuto una email urgente da Kōichi Itagaki riguardo la sua osservazione. Senza questa relazione e senza il lavoro e la dedizione di Itagaki, avremmo perso l’opportunità di acquisire una comprensione critica dell’evoluzione delle stelle massive. E delle loro esplosioni di supernovae.”