Gli astronomi hanno assistito a un lampo di luce ultravioletta dopo che una stella nana bianca è esplosa in una supernova, secondo un nuovo studio.
Questa è solo la seconda volta che un tale evento è mai stato osservato.
Una nana bianca è il residuo denso di stelle giganti rosse una volta che esplodono. Ma anche le nane bianche possono esplodere. Gli scienziati stanno ancora cercando di capire perché, e questo rilevamento potrebbe aiutarli a trovare la risposta.
L’insolita supernova è stata avvistata per la prima volta dagli astronomi che stavano usando la struttura transitoria Zwicky in California nel dicembre 2019. Usando la fotocamera da campo estremamente ampia, sono stati in grado di osservare la supernova e il flash ultravioletto che ne è seguito, appena un giorno dopo l’esplosione.
“La diagnosi precoce è stata essenziale per trovare il lampo precoce (ultravioletto)”, ha detto Adam Miller, autore dello studio, astrofisico e collega presso il Centro di esplorazione interdisciplinare della Northwestern e ricerca in astrofisica, in una e-mail. “Se avessimo trovato questa supernova solo due giorni dopo, non saremmo mai stati in grado di catturare il flash UV.”
Sondaggi come Zwicky mappano l’intero cielo visibile ogni notte, il che consente agli scienziati di trovare rapidamente le supernovae dopo che si verificano, ha affermato Miller.
L’evento si chiamava SN2019yvq e risaliva a un luogo vicino alla coda della costellazione di Draco, a 140 milioni di anni luce dalla Terra. Gli astrofisici del Neil Gehrels Swift Observatory della NASA hanno rapidamente seguito osservando l’evento attraverso le lunghezze d’onda dei raggi ultravioletti e dei raggi X.
L’evento è stato soprannominato una supernova di “tipo Ia” (pronunciata a-A), che è comune quando esplode una nana bianca. Ma il flash ultravioletto era inaspettato.
Solo un altro evento come questo è stato osservato prima. La precedente esplosione di nana bianca associata a un lampo ultravioletto è stata pubblicata in uno studio del 2015 .
Ma ciò che incuriosisce di più i ricercatori è il fatto che questi due eventi non sono esattamente uguali.
“L’altra supernova di tipo Ia con un flash UV rilevato si chiama iPTF 14atg”, ha affermato Miller, direttore del Legacy Survey of Space and Time Corporation Data Science Fellowship Program. “Un aspetto di iPTF 14atg e SN 2019yvq che è un po ‘sconcertante, al di là del flash ultravioletto iniziale, è che ciascuno è considerato una supernova’ peculiare ‘rispetto alle normali supernove di tipo Ia.”
Mentre l’osservazione di un secondo evento che coincide con un lampo ultravioletto ha detto agli scienziati che l’occorrenza potrebbe essere più comune di quanto si credesse in precedenza, ha anche dimostrato che i lampi ultravioletti possono accompagnare diversi tipi di supernove.
I due eventi erano “ognuno peculiare in modi unici, quindi a parte il flash UV non sono esplosioni simili”, ha detto Miller. Potrebbe suggerire che le nane bianche possano esplodere senza raggiungere quella che viene chiamata la massa di Chandrasekhar, che è una credenza di lunga data nella comunità astronomica, ha detto.
In precedenza si credeva che una nana bianca al di sotto della massa o del limite di Chandrasekhar, che equivale a 1,4 volte la massa del sole, sarebbe rimasta per sempre una nana bianca.
Lo studio è stato pubblicato sull’Astrophysical Journal.
Cosa c’è in un flash ultravioletto?
Il flash ultravioletto è durato solo un paio di giorni, ma è stato sufficiente per fornire una visione intrigante.
In precedenza, gli astronomi pensavano che l’unico modo in cui potesse verificarsi un lampo ultravioletto come questo sarebbe se il materiale esploso dalla stella si fosse scontrato con una grande stella vicina, che avrebbe rapidamente riscaldato il materiale abbastanza da emettere luce ultravioletta. Le emissioni ultraviolette indicano che una forte fonte di calore è all’interno o vicino alla nana bianca, ma le nane bianche si raffreddano mentre invecchiano.
“Il modo più semplice per creare luce UV è avere qualcosa di molto, molto caldo”, ha detto Miller. “Abbiamo bisogno di qualcosa di molto più caldo del nostro sole – un fattore tre o quattro volte più caldo. La maggior parte delle supernovae non è così calda, quindi non si ottiene la radiazione UV molto intensa. Con questa supernova è successo qualcosa di insolito fenomeno molto caldo “.
Esistono quattro ipotesi potenziali per il flash ultravioletto visto in questo evento.
Il nano bianco avrebbe potuto divorare una stella compagna, diventando così grande e instabile da esplodere e la collisione del materiale da entrambe le stelle causò un lampo ultravioletto. Il materiale del nucleo del nano bianco avrebbe potuto mescolarsi con gli strati esterni e riscaldare il guscio esterno.
Lo strato esterno di elio della nana bianca avrebbe potuto effettivamente accendere il carbonio all’interno della stella per provocare un’esplosione surriscaldata e un lampo. Oppure il flash è il risultato della fusione di due nane bianche, che causano un’esplosione di materiale che si scontra e crea un lampo.
Miller e il suo team continuano a osservare la supernova e man mano che il materiale esploso, chiamato ejecta, si espande, diventerà più sottile.
“Come ejecta thin, siamo in grado di vedere sempre più in profondità il materiale che è stato espulso e che ci permette di capire quali elementi (e quanto) sono stati espulsi dall’esplosione”, ha detto Miller.
Un anno dopo l’esplosione, dovrebbero essere in grado di vedere fino al suo centro e apprendere quale ipotesi è la più probabile. E studiare le nane bianche può aiutare gli scienziati a capire di più sull’universo.
“Le nane bianche che esplodono sono responsabili della creazione della maggior parte degli elementi del gruppo ferro (ferro, nichel, cobalto, titanio, cromo, ecc.) Nell’universo”, ha detto Miller. “Se il ferro non fosse altrimenti creato in queste esplosioni, sarebbe difficile costruire nuclei planetari, e infine pianeti”.
Le supernovae di tipo Ia associate alle nane bianche fungono anche da candele standard per i ricercatori. Ciò significa che la loro luminosità, che si ritiene sia la stessa per ogni esplosione, può essere utilizzata per misurare dove avvengono queste esplosioni in riferimento alla Terra.
Le misurazioni della luminosità possono anche aiutare gli astronomi a determinare l’accelerazione dell’universo e studiare l’energia oscura, un’energia nascosta che colpisce gran parte dell’universo.
“L’energia oscura rimane un mistero”, ha detto Miller. “Ma queste supernovae sono il modo migliore per sondare l’energia oscura e capire di cosa si tratta.”