Utilizzando il Very Large Telescope (VLT) dello European Southern Observatory (ESO), gli astronomi sono riusciti a osservare la fase iniziale dell’esplosione della supernova SN 2024ggi nella galassia NGC 3621, a circa 22 milioni di anni luce dalla Terra.
Il rilevamento è avvenuto a sole 26 ore dalla scoperta dell’evento: lo studio ha infatti puntato il telescopio l’11 aprile 2024, dopo la prima segnalazione della notte precedente. In questo brevissimo intervallo di tempo, il team è riuscito a osservare la “fase di breakout”, ovvero quel momento in cui l’onda d’urto generata dal collasso del nucleo stellare attraversa la superficie della stella progenitrice.
Utilizzando lo strumento FORS2 e la tecnica della spettropolarimetria, è emerso che l’espulsione iniziale della massa ha una forma non sferica, ma allungata, simile a un’oliva: un dato che implica una simmetria assiale ben definita fin dalle prime ore dell’esplosione. Man mano che l’espansione proseguiva e la materia espulsa interagiva con gli strati esterni e l’ambiente circostante, la forma tendeva ad appiattirsi, anche se mantenendo lo stesso asse di simmetria.
La geometria dell’esplosione porta informazioni molto importanti sui meccanismi che regolano le supernovae originate da stelle massicce. In questo caso, la stella progenitrice aveva una massa stimata tra 12 e 15 volte quella del Sole e un raggio circa 500 volte maggiore. Comprendere l’assetto iniziale dell’esplosione aiuta gli astrofisici a discriminare tra modelli teorici concorrenti, e a definire meglio l’evoluzione delle stelle massicce nella loro fase finale di vita.
Forma e geometria dell’esplosione
Lo studio evidenzia che durante la fase immediatamente successiva al breakout, l’onda d’urto che ha distrutto la stella progenitrice non si è espansa in maniera perfettamente sferica. Grazie alla tecnica della spettropolarimetria applicata al VLT, che misura la polarizzazione della luce a diverse lunghezze d’onda, rivelando informazioni sulla struttura tridimensionale delle sorgenti astronomiche, è stato possibile dedurre indirettamente la geometria del materiale espulso: l’analisi dei dati ha mostrato un grado di polarizzazione della luce coerente con una configurazione allungata lungo un asse privilegiato.
Questo suggerisce che l’esplosione ha una simmetria assiale, piuttosto che sferica, fin dal suo inizio: una struttura a “barile”, o a “oliva”, che si espande e poi si appiattisce. Il fatto che l’asse di simmetria rimanga costante mentre la forma evolve indica che le condizioni interne alla stella o del suo nucleo al momento del collasso potevano avere una direzione preferenziale, oppure che la stella stessa avesse una rotazione significativa o un campo magnetico orientato.
Questa configurazione geometrica ha implicazioni importanti: i modelli che assumono un’espansione perfettamente sferica vanno rivisti, perché la presenza di un’asimmetria iniziale suggerisce che alcuni meccanismi (rotazione, instabilità convettive, campi magnetici) potrebbero svolgere un ruolo maggiore di quanto non si pensasse. Inoltre, l’abilità di osservare questa fase breve, che sarebbe sfuggita già il giorno successivo, sottolinea l’importanza delle risposte rapide nella campagna osservativa di supernovae.
Implicazioni per l’evoluzione stellare e la fisica delle supernovae
L’osservazione della geometria dell’esplosione della SN 2024ggi fornisce vincoli utili alla teoria delle esplosioni di stelle massicce. Quando una stella con massa molto superiore a quella del Sole esaurisce i combustibili nucleari del suo nucleo, il collasso del nucleo genera un’onda d’urto che rimbalza e travolge gli strati esterni.
Aver scoperto che la fase di breakout ha forma non sferica implica che la distribuzione della massa e la dinamica dell’esplosione siano più complesse di quanto un modello semplice e sferico possa descrivere. Nel caso di SN 2024ggi, il risultato testimonia che la progenitrice è esplosa con un’espansione che fin dagli inizi aveva un asse preferenziale.
Dal punto di vista osservativo, l’impiego della spettropolarimetria rappresenta un ruolo chiave. Nel contesto del VLT dell’ESO, lo strumento FORS2 ha rappresentato la risorsa capace di fornire queste misure. Con sempre più osservazioni rapide e polarimetriche, sarà possibile costruire una statistica sulla forma delle esplosioni stellari, e stabilire se la simmetria assiale osservata sia la norma, o l’eccezione.
Lo studio, pubblicato su Science Advances, è reperibile qui.
